Instituto Politcnico NacionalEscuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica.Ingeniera en Comunicaciones y ElectrnicaLaboratorio de Qumica AplicadaPractica no.2 Determinacin del peso molecularGrupo: 2CM3Ayala Ramrez Luis ngel Hernndez Caballero Jair DanielTllez Anzaldo Ivn Gabriel Lpez Campos Andrs T.Osorio Santos KarinaAnzures Andrade Cyntia IvetteProfesor: Dr. Antonio Hernndez Espejel27/Abril/2015Objetivo: Determinar el peso molecular de un gas con datos experimentales a partir de la Ecuacin General del Estado Gaseoso y la de Berthelot.Consideraciones tericas: LEYES DE LOS GASESPRESIN, VOLUMEN Y TEMPERATURA.Las molculas de los gases se mueven continuamente debido a la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, con ms velocidad se movern las molculas. Pero la temperatura no se mide en la escala normal de temperaturas, la escala Celsius o Centgrada, sino en una escala especial llamada escala Kelvin o escala absoluta. A -273C las molculas estaran quietas. Por eso no puede haber una temperatura ms baja. En la escala Kelvin, 0 K equivale a -273C. Y no pueden existir temperaturas inferiores, as que no pueden existir temperaturas negativas. Para pasar de una escala a otra basta sumar o restar 273. As, 100C sern 100 + 273 = 373K y 500K sern 500 - 273 = 227C. Es en esta escala de temperatura en la que deberemos medir siempre la temperatura de un gas. Las molculas de gas ocupan un volumen y en l se mueven y desplazan.Aunqueen el Sistema Internacional el volumen se midaen m3 (metros cbicos), cuando se trata de gases el volumen que ocupa se mide en litros (l). Pero no hay que olvidar que 1 litro equivale a 1 dm3 (decmetro cbico), es decir, que 1000 son 1 m3. Como las molculas de gas se estn moviendo, chocarn con el recipiente que las contiene (y entre s, claro). Al chocar, ejercern una presin, otra Ley de Boyle establece que la presin de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente. Esto quiere decir que si el volumen del contenedor aumenta, la presin en su interior disminuye y, viceversa, si el volumen del contenedor disminuye, la presin en su interior aumenta.V_1 P_1=V_2 P_2.La ley de BoyleLa ley de Boyle permite explicar la ventilacin pulmonar, proceso por el que se intercambian gases entre la atmsfera y los alvolos pulmonares. El aire entra en los pulmones porque la presin interna de estos es inferior a la atmosfrica y porlo tanto existe un gradiente de presin. Inversamente, el aire es expulsado de los pulmones cuando estos ejercen sobre el aire contenido una presin superior a la atmosfrica De la Ley de Boyle se sabe que la presin es directamente proporcional a la temperatura con lo cual la energa cintica se relaciona directamente con la temperatura del gas mediante la siguiente expresin: Energa cintica promedio=3kT/2.Donde k es la constante de Boltzmann. La temperatura es una medida de energa del movimiento trmico y a temperatura cero la energa alcanza un mnimo (el punto de movimiento cero se alcanza a 0 K).

Ley de Charles La ley de Charles establece que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, asumiendo que la presin de mantiene constante. Esto quiere decir que en un recipiente flexible que se mantiene a presin constante, el aumento de temperatura conlleva un aumento del volumen.V_1/P_1 =V_2/P_2. Ecuacin General de los Gases.En las leyes de los gases, la de Boyle, la de Charles y la Gay-Lussac, la masa delgas es fija y una de las tres variables, la temperatura, presin o el volumen, tambin es constante. Utilizando una nueva ecuacin, no solo podemos variar la masa, sino tambin la temperatura, la presin y el volumen. La ecuacin es: PV = nRT. Principales Ecuaciones de Estado para Gases Reales La primera y ms sencilla ecuacin de estado, es la ecuacin para el gas ideal, que proviene de la combinacin de dos leyes: la ley de Boyle y la de Gay-Lussac o Charles. La expresin de esta ecuacin es: Esta ecuacin conduce a conclusiones irreales con relacin al gas ideal. Como porejemplo a 0 K de temperatura y presin constante, el volumen es cero; as mismo, el volumen tiende a cero cuando la presin se hace infinitamente grande. Estas predicciones no corresponden al comportamiento observado de los gases reales a temperatura bajas y altas presiones .En la prctica esta ecuacin se puede utilizar como una aproximacin (error del5%). Esta ecuacin es ms precisa cuando la temperatura est sobre la temperatura crtica y la presin bajo la presin crtica .Para exponer las desviaciones entre un fluido ideal y el real, se ha definido el factor de compresibilidad Z, dado por la siguiente expresin: Para gas ideal Z=1 y es independiente de la temperatura y presin; para gases reales Z es funcin de la temperatura y presin y puede tomar valores entre 0 e infinito.Aplicando las condiciones crticas (Pc, Tc yVc) al factor de compresibilidad Z, se obtiene el factor de compresibilidad crtico, el cual est definido por la siguiente expresin: Ecuacin de Van der Waals Esta ecuacin es la ms conocida y corrige las dos peores suposiciones de la ecuacin el gas ideal: tamao molecular infinitesimal y ausencia de fuerzas intermoleculares. La ecuacin es: Ecuacin de BerthelotLa ecuacin de estado de Berthelot es ligeramente ms compleja que la ecuacin de Van der Waals. Esta ecuacin incluye un trmino de atraccin intermolecularque depende tanto de la temperatura como del volumen. La ecuacin tiene la siguiente forma: Aplicando las condiciones del punto crtico se determinan los parmetros a y b, obtenindose: Esta ecuacin al igual que la de Van der Waals predice un valor para Zc igual a 0.375, por lo que no es aconsejable utilizar cerca del punto crtico. Para suplir esta deficiencia para utilizar la ecuacin de Berthelot cerca del punto crtico, se ha efectuado una modificacin, la cual se presenta a continuacin: Pm= (m*R*T)/(P*V) [1+((9P*Tc)/(128T*Pc))(1-6Tc^2/T^2 ) ] donde: Tr = T/Tc temperatura reducida, Pr = P/Pc presin reducida. Para esta ecuacin el factor de compresibilidad crtico tiene un valor de 0.28, el cual se acerca bastante al valor promedio experimental de Zc para la gran mayora de los gases no polares.Desarrollo Experimental:1. Monte el aparato como se muestra en la figura 1, introduzca un pedazo de algodn en el fondo del tubo A para evitar que se rompa al dejar caer la micro botella que contiene la muestra.

Figura 1

2. Calentar a ebullicin el agua contenida en el matraz (el nivel tocara ligeramente el tubo A) cuyo tapn deber tener una salida para el vapor. Estando en ebullicin, ponga el nivel del agua contenida en las pipetas de manera que el punto C indique cero. Esto se puede lograr subiendo o bajando una u otra pipeta.

3. Introduzca la micro botella abierta que contiene la muestra (de una a dos gotas, previamente pesadas) en el tubo A y conecte el codo B inmediatamente, presionando para evitar fugas. Procure hacer la operacin lo ms rpido posible.

4. Anote el mximo volumen desplazado en la pipeta C, esto ser cuando todo el lquido en la micro botella haya pasado al estado gaseoso.5. Quite la manguera que une a B con C y tome la temperatura del espacio libre en la pipeta C.

Material y reactivos:MATERIALREACTIVOS

1 Matraz de baln de fondo plano de 500 cm3 con tapn de hule bihoradado. 1 Tubo de vidrio de 20 a 35 cm de longitud cerrado en un extremo. 1 Codo de vidrio de 90. 2 Pipetas graduadas de 10 cm3. 1 Mechero, anillo y tela c/asbesto. 1 Pinza doble para bureta. 1 Termmetro. 1 Micro botella. 1 Balanza digital. Tubera de hule. Algodn. Cloroformo (CHCl3). Tetracloruro de carbono (CCl4).

Clculos1. Anote sus resultados experimentales obtenidos:mmuestra2.1grs 2.3grs = 0.2grs

T26

VDesplazado4.6

2. Considerando el comportamiento ideal, calcule el peso molecular de la sustancia problema (CCl4).P VAPOR DEL AGUA (mmHg)T (C)

26.827

28.328

30.129

31.830

33.731

35.732

37.733

39.934

PM = m / n =====> PM = (2.1 grs) / ( 0.13mol) = 16.15 gr/mol. PM=RTm/PV (0.082 atm*L/mol * K)(299.15k)(0.2gr) / (0.73 atm)(4.6L) PM = 1.46 gr/mol. PV = (m/M) RT

m/PM=(0.73 atm)(4.6 L) / (0.082atm*L/mol * K)(299.15K)= 0.13mol P = 585 mmHg P VAPOR DE AGUA3. A partir de los pesos atmicos determine el peso molecular de la sustancia problema.

PM= CCl4 C = 12 * 1 = 12 154 grs/mol

Cl = 35.5 * 4 = 142

4. Calcule el peso molecular con la ecuacin de Berthelot. PM=mRTPV1+9PTC128PCT(1-6TC2T2) PMCCL4 = 0.02gr * 0.08205 * 299.15K * .73 atm * 4.6L 1 + 9 (39.48atm)*(532.6k) PMCCL4= g/mol PMCHCL3=0.02gr * 0.08205 * 299.15K *.73 atm * 4.63L 1+ 9(53.79atm)*(536.3K)= PMCHCL3 = 259629.8415g/molCCl4: tc = 532.6kPc = 39.48 atmCHCl3: tc = 536.3k Pc = 53.79 atm

5. En su clculo, hizo una correccin a la presin. Por qu se hace esta correccin?La presin tiene que ser la presin normal menos la presin del agua dividida entre la presin de 760 mmhg.6. Entre el peso molecular obtenido considerando comportamiento ideal y con la ecuacin de Berthelot, Cul fue el ms prximo al calculado por los pesos atmicos? El peso molecular con el comportamiento ideal.Observaciones Anzures Andrade Cyntia IvetteEn la prctica notamos que el peso de la muestra variaba el volumen desplazado y la temperatura se mantena constante. Osorio Santos KarinaEn el experimento observamos que conforme la temperatura aumentaba el volumen variaba en la segunda pipeta, ya que se desprendi el gas (CCl4) por el tubo de vidrio, y as es como se obtuvo a realizar los clculos necesarios para sacar el peso molecular del gas con dos mtodos. Ayala Ramrez Luis ngelAl introducir el CCl4 en el tubo con la micro botella se pudo observar que este cambi su estado de lquido a gas expandiendo su volumen. Al introducir la micro botella con la sustancia esta no deba estar completamente cerrada ni tampoco muy abierta ya que como son sustancias muy voltiles se evaporara muy rpido haciendo que el experimento fallase. Pero una vez que se votara el tapn el volumen del gas pasara por todo el sistema cerrado para as calcular el volumen y su temperatura del agua en la pipeta. Hernndez Caballero Jair DanielSe pudo observar el mtodo para obtener el peso molecular de un gas y que el volumen que se encuentra en las pipetas suele aumentar de acuerdo a la cantidad de sustancia que agregamos. Observamos un proceso en el cual el gas al consumirse dentro del tubo de cristal; calentado por medio de la ebullicin de agua hace que aumente tanto el volumen como la presin de tal forma que la cantidad de agua que se encuentra en la probeta numero 2 aumenta su nivel. Tllez Anzaldo Ivn Gabriel El cloroformo y el tetracloruro de carbono son voltiles, por lo tanto debemos cerrar bien la micro botella para evitar que se evapore.Si se deja pasar tiempo en el momento de introducir la micro botella y en sellar el matraz de baln puede causar una medicin errnea en el volumen desplazado en la pipetaDependiendo de la sustancia ser el volumen desplazado en el modelo. En este caso se observ que influyo a masa de la sustancia y su peso molecular.Lpez Campos Andrs T.Al momento de desarrollar la prctica pudimos ver la reaccin que tuvo el experimento al momento de ingresar la micro botella con la muestra, debido a que esta muestra tiene un punto de ebullicin demasiado bajo lo hicimos con precaucin esperando poder notar la reaccin la cual fue muy rpida y poco notable.ConclusionesAnzures Andrade Cyntia IvetteAl dejar la mezcla totalmente tapada no haba manera de que se obtuviera el desplazamiento.Osorio Santos Karina Se comprob que La Ecuacin General del Estado gaseoso es ms fcil obtener el peso molecular que con la de Bertherlot. El peso Molecular se usa mucho para diferentes clculos en este caso interfiere, el volumen, la temperatura y la presin. Adems de que los resultados pueden variar por la instrumentacin que se us. Ayala Ramrez Luis ngelCon esta prctica y con los experimentos en ella pudimos obtener el peso molecular por medio de la Ecuacin de Berthelot y con La Ecuacin General del Estado Gaseoso, siendo esta ltima la forma ms fcil para determinar el peso molecular del gas. Tambin teniendo en cuenta que los resultados pueden ser diferentes debido al material y el buen o mal procedimiento de la prctica.Hernndez Caballero Jair DanielEn esta prctica se llevo a cabo obtencin del peso molecular por medio de la Ecuacin de Berthelot. Observamos que los datos los obtenamos del sistema que hicimos, el cual consista en dejar salir vapor de un matraz mediante una pipeta, esto sirvi para determinar el volumen.Tllez Anzaldo Ivn Gabriel Los valores obtenidos en forma experimental del peso molecular de los gases fue diferente con respecto a los valores obtenidos con las ecuaciones precisas para determinarlo aunque no variaron mucho los resultados se puede notar que hay formas ms exactas de poder obtener los pesos moleculares. Podemos concluir entonces, que utilizando este experimento es posible estimar de forma sencilla el peso molecular de un gas.Lpez Campos Andrs T.En la prctica empleamos los conocimientos obtenidos durante las clases tericas, al obtener el peso molecular de nuestra muestra el volumen y la presin a diferente temperatura as como la temperatura en la que la muestra reacciono.Bibliografa Qumica, 6 edicin, Raymond Chang, Mc Graw Hill, pgs. 173-179. Qumica General, 1 edicin, Umland Bellama , International Thomson, pgs. 259-264. Qumica, Octava edicin, Kenneth W. Whitten, Raymand E. Davis, M. Larry Peck, George G. Stanley; Cengage Learnig, pgs. 408-415.