LABORATORIO Nº 3

DETERMINACION DEL NÚMERO DE AVOGADRO

1. OBJETIVO

Determinar el número de Avogadro siguiendo un modelo sencillo, para reafirmar el concepto de mol.

2. MARCO TEORICO

NÚMERO DE AVOGADRO O CONSTANTE DE AVOGADRO

Es el número de moléculas de un mol de cualquier sustancia, representado por el símbolo NA o L. Ha sido establecido en 6,0221367 × 1023, según los distintos métodos utilizados entre los químicos físicos.

Su nombre se debe al físico italiano Amedeo Avogadro, quien en 1811 estableció que volúmenes iguales de gases, a temperatura y presión equivalentes, contienen un mismo número de moléculas. Este enunciado recibió el nombre de ley de Avogadro. Fue una teoría importante en el desarrollo de la química, aunque el número en concreto no pudo calcularse hasta finales del siglo XIX, cuando se extendió el concepto para incluir no sólo los gases sino todos los productos químicos. Aunque las consideraciones sobre el volumen no son aplicables a líquidos y sólidos, el número de Avogadro es válido para todas las sustancias, independientemente de su estado.

LEY DE AVOGADRO

La ley de Avogadro, fácil de demostrar a partir de la teoría cinética, afirma que a una presión y temperatura dadas un volumen determinado de un gas siempre contiene el mismo número de moléculas, independientemente del gas de que se trate. Sin embargo, los físicos no lograron determinar con exactitud esa cifra (y por tanto averiguar la masa y tamaño de las moléculas) hasta principios del siglo XX. Después del descubrimiento del electrón, el físico estadounidense Robert Andrews Millikan determinó su carga. Esto permitió finalmente calcular con precisión el número de Avogadro, es decir, el número de partículas (átomos, moléculas, iones o cualquier otra partícula) que hay en un mol de materia

Además de la masa del átomo interesa conocer su tamaño. A finales del siglo XIX se realizaron diversos intentos para determinar el tamaño del átomo, que sólo tuvieron un éxito parcial. En uno de estos intentos se aplicaron los resultados de la teoría cinética a los gases no ideales, es decir, gases cuyas moléculas no se comportan como puntos sino como esferas de volumen finito. Posteriores experimentos que estudiaban la forma en que los átomos dispersaban rayos X, partículas alfa y otras partículas atómicas y subatómicas permitieron medir con más precisión el tamaño de los átomos, que resultaron tener un diámetro de entre 10 -8 y 10-9 cm. Sin embargo, una afirmación precisa sobre el tamaño de un átomo exige una definición explícita de lo que se entiende por tamaño, puesto que la mayoría de los átomos no son exactamente esféricos y pueden existir en diversos estados, con diferentes distancias entre el núcleo y los electrones.

3. METODOLOGIA

En una bureta se depositan 10 mL de acido esteárico, se deja caer gota a gota en un erlenmeyer, esto se realiza para determinar el numero de gotas presentes en 1 mL de acido esteárico. Luego se inclina la bureta y se llena con agua al borde en esta se sopla suavemente la tiza triturada con anterioridad; se dejan caer 3 gotas de acido sobre la cubeta. Por ultimo con una tira de papel milimetrado se mide el diámetro de la circunferencia formada en la cubeta; este procedimiento se realiza repetitivamente para una mayor exactitud.

4. RESULTADOS Determinación del numero de gotas presentes en 1mL de acido esterearico

CH3(CH2)16COOH

VOLUMEN NUMERO DE GOTAS DE ACIDO ESTEREARICO1mL 49 53 54 53 52 55 53 54 52 53

Promedio = 52 gotas en 1 mL de acido esteárico

Determinación del diámetro de la circunferencia formada (cm)

DIAMETROMEDICIONES

11.6 12.1 11.7 11.9 12.1 12.2 11.7 11.8 12.1 11.8Promedio = 11.9 cm

Determinación del numero de Avogadro

Masa del acido presente en el numero de gotas que se dejan caer

52gotas 1mL X = 0.0576 mL3gotas X

Gramos de acido = 0.15g * 1Lt * 0.0567 mL Lt 1000mL

= 8.64x10-6 g

Volumen de la película

V= 8.64x10-6 g = 9.18x10-6cm3

0.941 g/mL

Área promedio del círculo

A= ∏ * (r)2

A= ∏ * (5.95)2

A= ∏ * 35,4025

A= 111.220 cm2

Altura de la arista de cada molécula

h = V/Ah =9.18x10-6 / 111.220h = 8.25X10-8 h3=5.615x10-22

Número de moléculas que hay en una gota

1mol 5.62x10-22

X 9.18x10-6

X = 1.63x1016

Numero de moléculas presentes en una mol de acido

8.64x10-6 1.63x1016

284g (1mol de acido) X

X= 5.35x1023moleculas de acido esteárico/mol = NUMERO DE AVOGADRO

5. Describa el procedimiento para obtener el numero de Avogadro en cada uno de los siguientes métodos:

MOVIMIENTO BROWNIANO

Si se suspende un objeto diminuto dentro de un gas, este también es bombardeado por las moléculas. Como el número de las moléculas es finito, no se establece un equilibrio exacto en cualquier instante y en consecuencia el objeto se mueve en forma aleatoria. Un botánico, Robert Brown, en observo este fenómeno, al observar bajo el microscopio una suspensión de granos de polen en agua. Jean Perrin usó el movimiento Browniano para determinar el número de Avogadro, basado en la analogía entre las partículas suspendidas en el líquido y las moléculas en la atmósfera.

Para el caso de una partícula esférica de radio aparente A, suspendida en un fluido de viscosidad η, la expresión es:

(d)2 = M3 RT Δ t NA 3πA η

Siendo d 2 = M 2 Δx 2, donde Δx 2 es el valor del desplazamiento cuadrático medio de la partícula realizado en el lapso Δt en la dirección X; T es la temperatura absoluta, R la constante de los gases, y NA el número de Avogadro.

RADIACTIVIDAD La actividad, indica cuántos decaimientos se producen en una muestra de material radiactivo por unidad de tiempo. Como el número de decaimientos es lo mismo que el número de radiaciones emitidas, esta magnitud nos da cuántas radiaciones de emiten por segundo desde la sustancia (que llamamos "muestra"). Esta magnitud sería algo así como la velocidad con la cual se va achicando la cantidad de átomos radiactivos de la muestra.

A=0.693 X N/TN=NA/m

A= 3.7 X 1010

RAYOS XEl valor de la carga del electrón fue encontrado utilizando difracción de rayos X en cristales para determinar el número de Avogadro. El valor aceptado para este, determinado por el método de la difracción de rayos X es:

N = 6,0235 X 1023

PERRIN

La variación en la concentración de las partículas en suspensión en un líquido obedecía a la misma relación. Con una ventaja añadida: como la masa de las partículas es tan enorme, el efecto era apreciable en los pocos centímetros de un pequeño tarro de líquido y no en varios kilómetros de altura, como sucedía en la atmósfera podía calcular la masa de las partículas en suspensión, lo que le permitía deducir un valor para k con una precisión sin precedentes. Conocida k, se podía deducir la masa de la molécula de oxígeno.

NUMERO DE AVOGADRO: 6,7 x 1023. A partir de él encontró que un valor para la: K: 1,4 x 10-23 julios/kelvin MASA DE LA MOLÉCULA DE OXÍGENO: 4,8 x 10-26 kg

MILLIKAN

Millikan, consiguió forzar a las gotas de agua a moverse en contra de la gravedad. Millikan pudo capturar una única gota y consiguió, liberándola y capturándola repetidas veces, llegar al valor de e con un error de 29,9%. Luego cambió las gotas de agua por partículas de aceite permitiendo períodos de observación más largos ya que las gotas no se evaporaban. De esta forma, consiguió calcular el valor de e con un 0,6%.

En la actualidad, el valor de la carga del electrón fue encontrado utilizando difracción de rayos X en cristales para determinar el número de Avogadro, el cual luego puede ser usado para obtener e (1,60217733 x 10-19 C).

6. DISCUSION

En la determinación del número de Avogadro mediante este método experimental, se obtuvo un valor de 5.35x1023 cercano al teórico (6.023x1023). Este tipo de métodos pueden presentar errores debido a que la circunferencia que se forma no es uniforme por tanto el valor del diámetro variara en cada medida. Comparando el valor obtenido con ortos obtenidos como por ejemplo difracción de rayos x (6.0235x1023) se pude deducir que el método utilizado no es el mejor para este tipo de determinaciones, pero se adecua para el procedimiento.

Avogadro estableció que volúmenes iguales de gases, a temperatura y presión equivalentes, se contiene un mismo número de moléculas. Esto quiere decir que el número de Avogadro es igual número de moléculas presentes en 1 mol de cualquier sustancia. Mediante el estudio de láminas delgadas, viscosidad de los gases, movimiento browniano, color azul del cielo, luz emitida por un cuerpo negro incandescente, electrólisis, conductividad eléctrica de los gases, radiactividad, difracción de rayos X, etcétera, se encuentran valores del número de Avogadro muy concordantes; con el valor determinado en la practica.Por consiguiente lo que se quería demostrar es que no importa el estado en que se encuentre la sustancia, siempre existirá el número de Avogadro constante cuando no se modifican variables como temperatura y presión.

7. PREGUNTAS

¿Qué es radiactividad?

Es una desintegración espontánea de núcleos atómicos mediante la emisión de partículas subatómicas llamadas partículas alfa y partículas beta, y de radiaciones electromagnéticas denominadas rayos X y rayos gamma. El fenómeno fue descubierto en 1896 por el físico francés Antoine Henri Becquerel al observar que las sales de uranio podían ennegrecer una placa fotográfica aunque estuvieran separadas de la misma por una lámina de vidrio o un papel negro. También comprobó que los rayos que producían el oscurecimiento podían descargar un electroscopio, lo que indicaba que poseían carga eléctrica. En 1898, los químicos franceses Marie y Pierre Curie dedujeron que la radiactividad es un fenómeno asociado a los átomos e independiente de su estado físico o químico.

¿Qué particularidad presentan los elementos radiactivos?

Un átomo es reactivo cuando su capa externa de electrones externa solo está parcialmente llena, y puede lograr estabilidad al perder electrones, al ganarlos o compartirlos con otro átomo, esto da como resultado fuerzas llamadas enlaces químicos que mantiene juntos los átomos en la molécula. Los enlaces pueden ser iónicos o covalentes. Un átomo es estable (no reactivo) cuando su capa externa de electrones esté completamente ocupada o completamente vacía.

Defina cada uno de los tipos de radiactividad

RadiaciónAlfa: Se trata de la emisión de un núcleo de Helio, es decir de dos protones y dos neutrones. Para un isótopo emisor de este tipo partículas, esta emisión le significa una disminución en dos unidades de su masa atómica, es decir que pierde dos lugares en la ubicación de la tabla periódica, por otro lado también le significa a ese isótopo la perdida en cuatro unidades de su número másico.

La emisión Beta: Se trata de electrones de alta velocidad emitidos por un núcleo inestable. Las partículas beta se representan en las ecuaciones nucleares por medio del símbolo -1e o -1-β. El superíndice 0 indica que la masa del electrón es extremadamente pequeña en relación a la masa del nucleón. El subíndice -1 representa la carga de la partícula. La emisión b equivale a la conversión de un neutrón (0n) en un protón (1p o 1H) la cual aumenta el número atómico en 1.

Las emisiones Gamma o decaimiento gamma: Son radiaciones electromagnéticas de muy poca longitud de onda. Su emisión está originada por los cambios de energía dentro del núcleo. Su emisión sola; no produce cambios en el número másico o en el número atómico del núcleo.

Otras formas de radiación: A veces se producen núcleos en estados excitados por reacciones nucleares y regresan a su estado fundamental por emisión del exceso de energía en forma de radiación.

8. CONCLUSIONES Se determino el número de avogadro mediante un método físico siguiendo un método experimental muy sencillo.

Propiedad Alfa Beta Gammacarga 2 + 1 - 0masa 6.64 x 10-

24g9.11 x 10-28g 0

Poder de penetración

1 100 1000

naturaleza radiación

Núcleos de He

Electrones Fotones de alta energía

El valor obtenido en la experiencia es cercano al valor teórico establecido por avogadro, con un porcentaje de error 11%.

El número de avogadro se puede determinar por diversos métodos fisicoquímicos en los cuales se obtiene un valor similar al obtenido en la práctica.

9. BIBLIOGRAFIA Metz, R. Clyde. Series Schaum De Teoría y Problemas de FISICOQUIMICA, Segunda

Edición, Editorial McGraw-Hill Interamericana S.A. Bogotá Colombia. Año 1991.

Gilbert W, Castellan. FISICOQUIMICA, Segunda Edición. Editorial Educativa.1987

Articulo: Naturaleza atómica de la materia y la electricidad

Articulo: La multimedia y la hipermedia en el estudio del movimiento browniano

ENSAYO

DETERMINACION ESPECTOFOTOMETRICA DEL Pka EN UN SOLUCION BUFFER

Presentado por

JULIAN CAMILO VANEGAS MOLINA

COD. 200821626

PROFESOR: JAIRO CUBILLOS LOBO

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TEGNOLOGICA DE COLOMBIA

FACULTADAD DE CIENCIAS BASICAS

QUIMICA DE ALIMENTOS

TUNJA

2009