Determinación De la Constante Universal de los gases R.

Objetivo: Determinar experimentalmente la constante universal de los gases R y el volumen molar del hidrógeno.

Cuestionario Previo:

1. ¿Por qué la constante universal de los gases es representada por la letra R?

2. ¿Por qué R es llamada la constante universal de los gases?

El hecho de que R sea la misma para todos los gases, resulta de la Hipótesis de Avogadro que se puede enunciar diciendo que:

Volúmenes iguales de gases diferentes a iguales presiones y temperaturas, contienen igual número de moléculas, o sea el Número de Avogadro = 6,023 1023 moléculas.

Pero si tenemos n moles de gas, que ocupan un volumen V, y siendo V = nV´, obtendremos una expresión más general de la Ecuación General de los Gases Ideales:

P V=n R T

3. Escribe la reacción balanceada entre el Mg y HCl. (productos)

Mg +2 HCl----> MgCl2(g) + H2(g)

4. Investiga los diferentes valores de la constante R en diferentes unidades.

R=PVnT

=1 atm x 22.4140 L1 mol x274.15 K

=0.082057atm Lmol K

R=PVnT

=101.325 Pa x2.24140 x10 ¯ ² m ³1mol x 273.15 K

=8.3145m ³ Pamol K

R=8.3145 J mol ¯ 1 K ¯ ¹

5. Investiga la reactividad y toxicidad de los reactivos a utilizar.

Magnesio.

Peligros físicos: Posible explosión del polvo o de los gránulos al mezclarse con el aire. En seco se puede cargar electrostáticamente al ser removido, transportado, vertido.

Peligros químicos: La sustancia puede incendiarse espontáneamente al contacto con el aire produciendo gases irritantes o tóxicos. Reacciona violentamente con oxidantes fuertes y con muchas sustancias provocando riesgo de incendio y de explosión. Reacciona con ácidos y agua formando gas hidrógeno inflamable, provocando riesgo de incendio y de explosión.

Acido clorhídrico.

Rutas Potenciales de Ingreso al OrganismoINHALACIÓN: Principal Riesgo de Exposición. Puede ocasionar rinitis (inflamación de las mucosas de la nariz), tos, ronquera, inflamación y ulceración del tracto respiratorio, necrosis del epitelio bronquial, dolor de pecho, sofocación, perforación nasoséptica, erosión dental, laringitis, bronquitis, neumonía y edema pulmonar, dolor de cabeza, palpitación (latido acelerado del corazón), desequilibrio, la muerte por asfixia debido al edema glótico o laringeal.INGESTIÓN: Puede ocasionar desde irritación hasta corrosión de boca, garganta, esófago y estómago. Puede producir debilidad y pulso rápido, salivación, náuseas, vómito con sangre y perforación del tracto intestinal, diarrea, convulsiones y fiebre, ansiedad, nefritis (inflamación del riñón), shock y sobrevenir la muerte por colapso circulatorio, peritonitis o hemorragia gástrica. Las quemaduras en la boca y labios se tornan de color blanquecino y posteriormente pueden presentar color café oscuro.OJOS (contacto): A baja concentración de vapores o nieblas (10-35 ppm) puede ocasionar irritación inmediata con enrojecimiento de los ojos, vapores más concentrados o salpicaduras pueden causar irritaciones severas de las conjuntivas (conjuntivitis) con sensación de intenso ardor y fuerte lagrimeo, erosión corneal, necrosis de la conjuntiva y epitelio corneal. Puede provocar quemaduras químicas graves y ceguera permanente.PIEL (contacto y absorción): Causa depilación, zonas de eritema (inflamación de la piel) con ardor, enrojecimiento. Puede provocar ulceraciones y quemaduras químicas pudiendo dejar cicatrices.

Problema.Manteniendo constantes, Cantidad de materia (n), Presión (P) y Temperatura (T), obtener experimentalmente la constante universal de los gases R y el volumen molar a condiciones ambientales, a partir de la reacción de Mg y HCl para producir hidrógeno.

Reactivos Ácido Clorhídrico 3 M (5 mL) Magnesio en tiras (3 aprox. 4 cm c/u) Acetona o etanol

Procedimiento

1.- Armar el equipo que se muestra en la Figura 1, verificando que no existan fugas.

2.- Llenar completamente la bureta hasta que el agua inunde el vástago del embudo.3.- Asegurar que no existan burbujas de aire en la bureta y mangueras.4.- Medir la temperatura ambiente (Tamb) y presión barométrica (Patm).5.- Doblarla en 4 partes una tira de Magnesio y pesarla para obtener la masa inicial (m1).6.- Llenar la jeringa con HCl 3M (este nos servirá para los tres experimentos) e insertar la aguja en el tapón del tubo.7.- Colocar el magnesio en el tubo y el tapón con la jeringa.8.- Medir el volumen inicial en la bureta (V1).9.- Inyectar aproximadamente 0.5 mL de HCl.10.- Esperar 15 minutos a que la reacción finalice y que el gas obtenido alcance el equilibrio con la temperatura ambiente (Tamb).11.- Mover el embudo para igualar el nivel del agua con el nivel de la bureta, como se muestra en la Figura 2.

12.- Medir el volumen final del gas en la bureta (V2).13.- Desconectar el tubo del dispositivo y recuperar el Mg que no reacciono.15.- Lavar y secar perfectamente el Mg recuperado y obtener la masa final (m2). Si es necesario utiliza acetona o alcohol etílico.16.- Repite el experimento 2 veces y registra los datos en el Anexo B. (nota: no necesitas secar el matraz o tubo, ni cambiar el agua en la bureta).

Bibliografía:

Resnick, R., Halliday, D. y Krane, K. (1999). Física. Vol. I. México: Cía. Editorial Continental

Chang, Raymond, Química, Cuarta edición, Editorial McGraw-Hill, 1992.