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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

PESO MOLECULAR 

CURSO

: Fisicoquímica I



PROFESOR

: Albetina Díaz Gutiérrez



GRUPO HORARIO : 92G





ALUMNOS :

Calderón Torres, Deysi

070775b

Quiroz Burgos, Melissa

1216120397

Ramos Aucassi, Pamela

1216110088

FECHA DE ENTREGA : 15- 09- 2014



CICLO ACADÉMICO

: 2014 B

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO. Facultad De Ingeniería Química.

Peso molecular

CONTENIDO

I.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 3

II.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................ 3

III.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS ...................................................................................... 4

a.

Bases teóricas................................................................................................................... 4

IV.

METODOLOGÍA............................................................................................................. 8

a.

Método................................................................................................................................. 8

b.

Requerimientos................................................................................................................. 8

c.

Recolección de datos ...................................................................................................... 9

i.

Instrumentos de recolección de datos ....................................................................... 9

ii.

Datos y predicción de datos.......................................................................................... 9

V.

RESULTADOS ................................................................................................................. 10

a.

Cálculo .............................................................................................................................. 10

b.

Discusión de resultado ................................................................................................. 11

VI.

CONCLUSIONES......................................................................................................... 12

VII.

RECOMENDACIONES ............................................................................................... 12

VIII.

REFERENCIA ............................................................................................................... 12

ANEXOS .................................................................................................................................... 13

2 Fisicoquímica I

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I.

Peso molecular

INTRODUCCIÓN

El peso molecular de un compuesto es la suma de las masas atómicas de los elementos constituyentes del compuesto.

El conocimiento del peso molecular es de importancia porque facilita el cálculo del número de moles y de las cantidades de átomos individuales en una determinada cantidad de un compuesto.

Cuando se trata de una mezcla, el peso molecular se obtiene mediante el promedio ponderado de los pesos moleculares de las sustancias que componen la mezcla

II.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Determinar el peso molecular de un gas mediante la ecuación de gases ideales.  Determinar el peso molecular de un gas con la ecuación de Vander Walls.  Comparar los resultados en cada ecuación y ver su diferencia.

3 Fisicoquímica I

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III.

Peso molecular

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

a. Bases teóricas

TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR Desarrollada por Ludwig Boltzmann y Maxwell. Nos indica las propiedades de un gas noble a nivel molecular. -Todo gas está formado por pequeñas partículas esféricas llamadas moléculas. -Las moléculas gaseosas se mueven a altas velocidades, en forma recta y desordenada. -Los gases ejercen una presión continua al recipiente debido a los choques de las moléculas con las paredes de éste. -Los choques moleculares son perfectamente elásticos. No hay cambio de energía. -No se toman en cuenta las interacciones de atracción y repulsión molecular. -La energía cinética media de la translación de una molécula es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas. LA ECUACIÓN DE VAN DER WAALS (

)(

)

Dónde: P=Presión a y b=coeficientes de Vander Walls R = la constante de los gases. T = la temperatura del gas. =volumen molar ̅

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Peso molecular

Propuesta en 1873, la ecuación de Van der Waals fue una de las primeras que describía mejor el comportamiento de los gases visiblemente mejor que la ley del gas ideal. En esta ecuación a se denomina el parámetro de atracción y b el parámetro de repulsión o el volumen molar efectivo. Mientras que la ecuación es muy superior a la ley del gas ideal y predice la formación de una fase líquida, sólo concuerda con los datos experimentales en las condiciones en las que el líquido se forma. Mientras que la ecuación de Van der Waals se suele apuntar en los libros de texto y en la documentación por razones históricas, hoy en día está obsoleta. Otras ecuaciones modernas sólo un poco más difíciles son mucho más precisas. La ecuación de Van der Waals puede ser considerada como la "ley del gas ideal mejorada", por las siguientes razones: Trata a las moléculas como partículas con volumen, no como puntos en el espacio. Por ello V no puede ser demasiado pequeño, y trabajamos con (V - b) en lugar de V. Mientras que las moléculas del gas ideal no interaccionan, Van der Waals considera que unas moléculas atraen a otras dentro de una distancia equivalente al radio de varias moléculas. No provoca efectos dentro del gas, pero las moléculas de la superficie se ven atraídas hacia el interior. Vemos esto al disminuir la presión exterior (usada en la ley del gas ideal), por ello escribimos (P + algo) en lugar de P. Para evaluar este 'algo', examinaremos la fuerza de atracción actuando en un elemento de la superficie del gas. Para realizar los cálculos con la ecuación de Vander Walls lo convertiremos a un polinomio cubico el cual es: (

)

( )

b. Conceptos o definición

PRESIÓN ATMOSFÉRICA Se define como presión a la cantidad de fuerza aplicada por unidad de superficie.

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Peso molecular

De acuerdo con esta definición, presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre una unidad de superficie, fuerza que se debe al peso del aire contenido en una columna imaginaria que tiene como base dicha unidad. La altura de esta columna y por tanto el peso del aire que contiene, depende del lugar en que nos encontremos. A nivel del mar la columna que tenemos encima es mayor que en la cumbre del Aneto, la cual es a su vez mayor de la que tendríamos en la cima del Everest. Esta circunstancia explica una primera cualidad del aire que nos interesa conocer: la presión atmosférica cambia de forma inversamente proporcional a la altura, "a mayor altura menor presión". La magnitud de este cambio es de 1 milibar por cada 9 metros de altura lo cual equivale a 110 milibares cada 1000 metros, o 1 pulgada por cada 1000 pies aproximadamente (1 mb cada 9 mts. o 1" cada 1000 ft.). ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES Para una misma masa gaseosa, podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.

LEY DE LOS GASES IDEALES Los gases ideales son gases hipotéticos, idealizados del comportamiento de los gases reales en condiciones corrientes. Así, los gases reales manifiestan un comportamiento muy parecido al ideal a altas temperaturas y bajas presiones. Los gases ideales se encuentran en un estado homogéneo, tomando la forma y el volumen del recipiente que lo contenga. Sus moléculas se encuentran muy separadas unas de otras, por tanto el gas se puede comprimir o expandir con facilidad. Empíricamente, se pueden observar una serie de relaciones entre la temperatura T, la presión P y el volumen V de los gases ideales. ̅

Dónde:

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Peso molecular

P = indica la presión del gas. V = indica el volumen del gas. n = es el número de mol-gramos del gas. R = la constante de los gases. T = la temperatura del gas. = masa del gas ̅ =masa molecular

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IV.

Peso molecular

METODOLOGÍA

a. Método



Lo primero que hacemos es medir con un termómetro la temperatura del medio



Lo segundo que hicimos fue abrir la llave del bulbo del equipo para exponerlo al vacio mediante una compresora durante 5 minutos.



Después se cierra el bulbo y llevamos a pesar en la balanza y anotamos su peso.



En jeringa del equipo la colocamos en 100ml y cerramos su llave.



Luego colocamos nuevamente el bulbo y lo exponemos al vacio por 3 minutos mas . Luego abrimos la llave de la jeringa y llenamos con gas oxigeno .



Observaremos que la jeringa se comprime hasta 0ml y cerramos la llave del bulbo luego llevamos a pesar y anotamos su peso.

b. Requerimientos

- Equipo de medición del diámetro molecular - Barómetro - Cronómetro

El equipo se monta tal y como se muestra en la imagen.

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Peso molecular

c. Recolección de datos

i. Instrumentos de recolección de datos

- Barómetro - Cronómetro - Termómetro

ii. Datos y predicción de datos

Experimento 1: Gas de hidrógeno

W inicial = 132.0056g V = 100ml = 0.1L T = 19.5°C = 292.65K W final = 132.0869g P atmosférica = 1atm

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Peso molecular

V.

RESULTADOS

a. Cálculo Experimento : Oxígeno O2 Calculando la masa del nitrógeno: m gas = W



final

-W

inicial

= 132.0869g -132.0056g= 0.0813g

Calculando el peso molecular con la ecuación de gases ideales: ̅ Reemplazando datos: ̅



Calculando el peso molecular con la ecuación de Vander Walls: (

)

( )

Reemplazando datos: (

)

(

(

(

)

)

(

)

)

Resolviendo la ecuación: V mol = 23.972L/mol

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Peso molecular

Despejando: ̅ Reemplazando datos ̅

b. Discusión de resultado Experimento : Oxígeno O2 Masa experimental 1= Masa experimental 2=

Masa teórica = 28.9 g/mol

 Error 01 :

 Error 01 :

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VI.

Peso molecular

CONCLUSIONES

 Se determinó el peso molecular del gas oxígeno O 2 y se verificó que el valor experimentalmente es aproximadamente idéntico al valor teórico.  Al comparar resultados en ambas ocasiones (hallado mediante la ecuación ideal y real) podemos apreciar que el porcentaje de error es significativo ya que hubo fuga del gas en la experimentación.

VII.

RECOMENDACIONES



Lavar bien todos los recipientes para evitar impurezas.



Se recomienda tener cuidado al abrir el gas ya que el embolo de la jeringa puede impactarse con la pared.

VIII.

REFERENCIA

 Van Ness, Introducción a la termodinámica en ingeniería química, editorial McGrawHill.  Perry Chilton, Manual del Ingeniero Químico, editorial Mc. Graw Hill.

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Peso molecular

 Arthur Adamson, Problemas de física-química, editorial Reverté.

ANEXOS Problemas Aplicados 1. Una mezcla de gases está compuesta de etano y butano. Se llena un bulbo de 200 cm3 de capacidad con la mezcla a una presión de 750 mmHg y 20°C. Si el peso del gas en el bulbo es 0.3846g. ¿Cuál es el porcentaje molar de butano en la mezcla? La masa total el tubo es:

Como

, podemos expresar esta ecuación en la forma

Por otro lado el número total de moles es

Si resolvemos este sistema de ecuaciones encontramos que

Donde el número total e moles lo podemos calcular a partir de la relación

(

)(

)

Por lo tanto (

)

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Peso molecular

Y el porcentaje molar de butano será

2. Un gran cilindro para almacenar gases comprimidos tiene un volumen aproximado de 1.5 pies3. Si el gas se almacena a una presión de 150atm a 300°K, ¿cuantos moles de gas contiene el cilindro? ¿Cuál seria es peso del oxígeno en un cilindro de esta naturaleza? Haciendo uso de la ecuación general de los gases ideales tenemos que: (

)(

)(

(

) )(

)

Despejando W de la ecuación (

)(

)

3. Se tiene 100ml de gas de aire a 25°C, con un peso de 0.1186g (medidos por el método de Dumas). Se pide hallar la masa molecular del gas de aire como gas ideal y como gas real, además de hallar el porcentaje de error entre ellos. W inicial = 146.26g V = 100ml = 0.1L T = 25°C = 298.15K P atmosférica = 1atm Calculando el peso molecular con la ecuación de gases ideales: ̅ Reemplazando datos:

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Peso molecular

̅

Calculando el peso molecular con la ecuación de Vander Walls: (

)

( )

Reemplazando datos: (

)

(

(

(

)

)

(

)

)

Resolviendo la ecuación: V mol = 24.43054L/mol Despejando: ̅ Reemplazando datos ̅ Comparando los resultados de ambas ecuaciones con el porcentaje de error: (

)

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