Practica 2 Quimica aplicada

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practica esime quimica aplicada

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA.UNIDAD ZACATENCODPTO. INGENIERA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIONLABORATORIO DE QUIMICA APLICADAPRCTICA N3: EQUIPO N3 Martnez Delgado Christian Ivn Donato Regalado Carlos Alberto Jimnez Daz Antonio Amauri Daz Osorio Erik IvnPROFESORA: ARCELIA SAHAGN VICTORINOFECHA: 05 de junio de 2015

INDICE

OBJETIVO.3INTRODUCCIN TERICA.3Estado Gaseoso.3Concepto de gas real y gas ideal.3Ley de Boyle3Ley de Charles Gay-Lussac4Ley combinada de los gases5ECUACION DE BERTHELOT6MATERIAL Y SUSTANCIAS7PROCEDIMIENTO7CUESTIONARIO8OBSERVACIONES:10CONCLUSIONES:10BIBLIOGRAFIA:11

OBJETIVO.El alumno demostrar con los datos obtenidos en el laboratorio, las leyes de Boyle, Charles Gay Lussac y la ley Combinada del estado gaseoso.INTRODUCCIN TERICA.

Estado Gaseoso.

Se denomina gas al estado de agregacin de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composicin son molculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atraccin, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atraccin entre partculas resultan insignificantes.

Dependiendo de sus contenidos de energa o de las fuerzas que actan, la materia puede estar en un estado o en otro diferente: se ha hablado durante la historia, de un gas ideal o de un slido cristalino perfecto, pero ambos son modelos lmites ideales y, por tanto, no tienen existencia real.Concepto de gas real y gas ideal.

El gas ideal obedece ciertas leyes que se describirn a continuacin, mientras que los reales las cumplen slo a bajas presiones. En los gases ideales, el volumen ocupado por las propias molculas es insignificante en comparacin con el volumen total, y esto es vlido para todas las presiones y temperaturas; adems, la atraccin intermolecular es nfima bajo cualquier condicin.

Para los gases reales, ambos factores son apreciables y la magnitud de ellos depende de la naturaleza, temperatura y presin gaseosa. Resulta claro que un gas ideal es hipottico, ya que cualquier gas debe contener molculas que ocupan un volumen definido y ejercen atracciones entre s. Sin embargo, con frecuencia la influencia de estos factores es insignificante y el gas puede considerarse ideal. Veremos despus que estas ltimas condiciones se obtendrn a presiones bajas y a temperaturas relativamente elevadas, condiciones bajo las cuales el espacio "libre" dentro del gas es grande y pequea la fuerza de atraccin entre las molculas.

Ley de Boyle

En 1662, Robert Boyle seal que el volumen de un gas a temperatura constante disminua cuando se aumentaba la presin a que estaba sometido y que de acuerdo con los lmites de su exactitud experimental, el volumen de cualquier cantidad definida de gas a temperatura constante variaba inversamente a la presin ejercida sobre l.

A esta importante generalizacin se le conoce como ley de Boyle. Si se expresa matemticamente, establece que a temperatura constante V al / P, O que:

Dnde V es el volumen y P la presin del gas, mientras que K, es un factor de proporcionalidad cuyo valor depende de la temperatura, el peso del gas, su naturaleza, y las unidades en que se exprese, P V.

Grfica isotrmica P-V de acuerdo con la ley de Boyle (para 1 mol de gas).

La ecuacin anterior conduce a la siguiente:PV = K1;de Ia cual se deduce que, si en cierto estado la presin y el volumen del gas son Pl y Vl, mientras que en otro son P2 y se cumple a temperatura constante:

La figura 1-1 nos muestra la representacin grfica de la ecuacin (1) que es la de una familia de hiprbolas donde cada una corresponde a un valor diferente de K y como para cada peso de gas dado Kl es funcin nicamente de la temperatura, cada curva es una lnea isoterma, y a las situadas ms arriba corresponden valores mayores de temperatura.

Ley de Charles Gay-LussacCharles en 1787 observ que el hidrgeno, aire, dixido de carbono y oxgeno se expandan en igual proporcin al calentarlos desde 0'0 a 80C, manteniendo la presin constante. Sin embargo, fue Gay-Lussac el primero que, en 1802, encontr que todos los gases aumentaban igual volumen por cada grado de elevacin de temperatura, y que el incremento era aproximadamente lh73 el volumen del gas a OOC, o con mayor precisin, lh73.15.

Si designamos por Vo el volumen del gas a O'C y por V su volumen a tOC, entonces podremos escribir de acuerdo con Gay-Lussac:

Esta nueva escala de temperatura, de Kelvin o absoluta, es de importancia fundamental en toda la ciencia. En funcin de ella la ecuacin nos dice que el volumen de una cantidad definida de gas a presin constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta, es decir:

V = K2Tdonde K.2 es un factor de proporcionalidad determinado por la presin, la naturaleza del gas y las unidades de V. La conclusin anterior-y la ecuacin son expresiones de la Ley de Charles o de Gay-Lussac, como para una cantidad dada de gas, K2 tendr diferentes valores a distintas presiones, obtendremos una serie de lneas rectas para cada presin constante y cada una de ellas es una isobara verificndose que su pendiente es tanto mayor cuanto menor es la presin.

Grfica isobrica V-T acorde a la ley de Charles (1 mol de gas).Ley combinada de los gasesLas dos leyes discutidas dan separadamente la variacin del volumen de un gas con la presin y temperatura. Si queremos obtener el cambio simultneo, procederemos as: consideremos una cantidad de gas a Pl, VCl y TI Y supongamos que se desea obtener el volumen del gas V2 a P2 y T2

Primero comprimimos (o expandimos) el gas desde Pl a P'2 a temperatura constante TI'. El volumen resultante V" ser entonces de acuerdo a la ley de Boyle.

es decir, la relacin PV/T para cualquier estado gaseoso es una constante. En consecuencia, podemos descartar los subndices escribir !Jara cualquier gas que obedece las leyes de Boyle y Charles.PV = KTLa ecuacin es conocida como la ley combinada de-los gases, que nos da la relacin entre 'la presin, el volumen y la temperatura de cualquier gas tan pronto como sea evaluada la constante K. Es fcil demostrar que las leyes de Boyle y Charles son simplemente casos especiales de la ecuacin. De nuevo, cuando P es constante, aquella ecuacin se hace

ECUACION 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 intermolecular que depende tanto de la temperatura como del volumen. La ecuacin tiene la siguiente forma:Teniendo en cuenta el peso:PM=(WRT )/PV [1+9PTc/128PcT (1-6Tc/T) ]

Teniendo en cuenta la densidad:PM=(RT )/PV [1+9PTc/128PcT (1-6Tc/T) ]

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 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.Esta ecuacin incluye un trmino de atraccin intermolecular que depende tanto de la temperatura como del volumen. La ecuacin tiene la siguiente forma:P = presin del gasv = volumen del gas por molT = temperatura del gasR (cte.) = 0.082/mol*KMtodo de Vctor MeyerEste mtodo consiste en volatilizar una muestra dada del compuesto problema y medir el volumen de aire por el desplazado a presin y temperatura ambientales, lo cual conduce a la densidad de vapor del compuesto: = W/V Haciendo uso de la ecuacin general de los gases, tenemos:PM=RT/PDonde: PM= Peso molecular, = densidadR= constante = 0.082 lt*atm/molK

MATERIAL Y SUSTANCIAS

MATERIALREACTIVOS

1 matraz baln de fondo plano de 500cc 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 0 a 10cc. 1 Mechero, anillo y tela c/asbesto. 1 Pinza doble para bureta. 1 Termmetro. 1 Microbotella. 1 Balanza digital Tubera de hule Algodn.

Cloroformo (CHCl3). Tetracloruro de Carbono (CCl4).

PROCEDIMIENTO

1.- Monte el aparato como se indica en la figura 1, introduzca un pedazo de algodn en el fondo del tubo A para evitar que se rompa al dejar caer la microbotella que contiene la muestra.

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 microbotella abierta que contiene la muestra (de una o 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 volumen mximo desplazado en la pipeta C. esto ser cuando todo el liquido en la microbotella 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.

CUESTIONARIO1. Anote sus resultados experimentales obtenidos:CCl4CHCl3

M muestra g0.10.1

T C3029

V desplazado cm33.52.8

2. Considerando comportamiento ideal, calcule el peso molecular de la sustancia problema:

PV=(m/Pm)RT

P=585mmHg-Pvapor de agua.

Pm=mRT/PV

Pm=(0.1g)x(62358 mmHg cm3/mol K)x(303K)/(558-31.8 mmHg)x(3.5cm3)

Pm=1025.9257 g/mol

3. A partir de los pesos atmicos determinar el peso molecular de la sustancia problema.

Pm=(0.1g)x(62358 mmHg cm3/mol K)x(302K)/(558-30.1 mmHg)x(3.5cm3)

Pm=1022.53 g/mol

4. Calcule el peso molecular con la ecuacin de Berthel