Determinacion de Pesos Moleculares

7/25/2019 Determinacion de Pesos Moleculares

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Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

UNIVERSID D N CION L

DEL

C LL O

LABORATORIODE FISICOQUIMICA I

TEMA: DETERMINACION DE PESOS MOLECULARES DE GASES

Y LIQUIDOS VOLATILES

PROFESOR: Ing. Gutirrez Cuba Cesar

INTEGRANTES:

GUTIERREZ VASQUEZ Liliana

JIMENEZ HUAMANI Nicoell

MURGUEITIO ESTEBES Anderson

PEBES CABRERA Ivette

GRUPO HORARIO:90G

2016


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LABORATORIO DE FISICOQUIMICA I

OBJETIVOS

Determinar el peso molecular de lquidos voltiles como el etanol, metanol. Hallar el margen de error al asumir un comportamiento ideal y un

comportamiento real de los gases.

Demostrar que la ecuacin de los gases ideales es aplicable a lquidos

voltiles

Determinar el peso molecular de gases de . Hallar el margen de error al asumir un comportamiento ideal y un

comportamiento real de los gases.


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INTRODUCCION

La ley del gas ideal es til en la determinacin de las masas molares de

sustancias voltiles. Paraeste fin, un matraz de volumen conocido se llena con el

gas a presin y temperatura conocidas. Semide la masa del gas en el matraz.

Estas medidas son suficientes para determinar la masa molarde la sustancia. Apartir de la ecuacin:

=

Donde m es la masa y M el peso molecular que es constante. Todas las

cantidades delsegundo miembro de la ecuacin se conocen por las mediciones

efectuadas; por tanto, puedeccalcularse M.Un valor aproximado de la masa molar

es en general suficiente para determinar la frmulamolecular de una sustancia.

=


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MARCO TERICO

Cada tomo y cada molcula tienen un peso determinado llamados pesoatmicoy peso molecular, respectivamente.Como los pesos atmicosde los elementos slo pueden determinarse despusde conocer los pesos moleculares de sus compuestos, vamos a considerar en

primer lugar los mtodos de determinacin de pesos moleculares.

Determinacin de pesos moleculares

La determinacin del peso molecular de un gasprecisa cuatro datos: la masa desustancia contenida en el volumen gaseoso, el volumen, la presin y

latemperatura.

Como la presin y la temperatura son fcilmente medibles, basta con determinar lamasa de sustancia contenida en un volumen conocido (mtodo de Dumas) o el

volumen de gas producido por un peso dado de sustancia (mtodo de Vctor

Meyer). El mtodo de Dumas consiste en introducir una pequea cantidad de

lquido en un matraz terminado en un tubo capilar.

Se lleva el lquido a ebullicin y la diferencia de pesos entre el matraz lleno de

agua y lleno de aire permite determinar el peso del vapor y su volumen.

El peso molecular se calcula de modo inmediato una vez determinados la masa de

la sustancia y su volumen como vapor a la presin y temperatura dadas.

El mtodo de Vctor Meyer emplea un tubo de vidrio largo con dos tubuladuras

laterales en la parte superior, una para recoger el aire desplazado en una

campana de gases y otra provista de una varilla de vidrio.

Este dispositivo se halla colocado en el interior de un tubo mayor en el que se

hace hervir un lquido adecuado por encima del punto de ebullicin del lquido

cuyo peso molecular interesa determinar.

A continuacin se extrae el aire contenido en el tubo exterior por calentamiento, y

posteriormente se deja caer una pequea cantidad de lquido en una pequea

botellita provista de tapn en el tubo interior, en la parte inferior de la cual se ha

colocado previamente un poco de lana de vidrio para evitar su rotura.

Al calentar, el lquido contenido en la botellita se vaporiza desalojando un volumen

igual de aire, que se recoge en la campana de gases. Conocido este volumen y
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efectuadas las correcciones correspondientes, resulta inmediato calcular el peso

molecular de la sustancia.

Mtodo de Dumas

Este mtodo se basa en la determinacin de la densidad del vapor del compuesto

encuestin. A diferencia del anterior, determina el volumen ocupado por un vapor

a unatemperatura superior a su punto de ebullicin y determina la masa de ese

vapor porpesada, restndole el peso del recipiente que lo contiene. La densidad

as determinadaser la del vapor a la temperatura que se cerr el matraz; para

hallar el pesomolecular basta con aplicar la frmula:

=

Jean Dumas demostr que el peso molecular de algunos compuestos orgnicos

era proporcional a la densidad de vapor del compuesto. El hecho de que el gas no

sea estrictamente ideal, nopresenta dificultad en la asignacin de la frmula

molecular correcta. Las mediciones de la masamolar han de realizarse a

temperaturas suficientemente altas para garantizar su vaporizacin.Adems el

hecho de que un gas real se parezca al ideal al disminuir la presin, se emplea

comobase para la determinacin de las masas molares de los gases.

DETERMINACIN DE MASAS MOLARES DE GASES

Masas molares

Es una de las maneras ms comunes para determinar a un compuesto sin

especificar sobre la naturaleza de dicho compuesto.

A partir de dicha determinacin se obtiene la Frmula emprica de cualquier

compuesto; aunque como se acaba de explicar dicha ecuacin no explica la

naturaleza del compuesto si expresa las proporciones atmicas relativas en las

que se encuentran sus elementos.

Para ello es necesario realizar la masa molar promedio que si nos informan del

tamao promedio de la molcula o macromolcula.

se entiende por masa molar tanto la masa atmica como la masa molecular


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Leyes de los Gases

&Teora cintica de los gases:

La termodinmica se ocupa de las variables microscpicas, como la presin, la

temperatura y el volumen; pero no de los tomos que componen una sustancia.

Sin embargo la mecnica estadstica: se basa en los mismos principios que la

termodinmica, aunque tienen en cuenta la composicin atmica de las

sustancias; sus leyes bsicas son las leyes de la mecnica que se aplican a los

tomos que forman el sistema tratando de determinar el comportamiento

microscpico del gas. Esto se realiza mediante un mtodo experimental que

consiste en medir la presin, o fuerza por unidad de rea, que un gas ejercesobre las paredes de un recipiente que lo contiene por medio de una de una

ecuacin.

La presin de los gases comnmente se expresa en atmsferas o milmetros de

mercurio.

El florecimiento pleno de la mecnica estadstica (estadstica cuntica), que

comprende la aplicacin estadstica de las leyes de la mecnica cuntica, ms que

las de la mecnica clsica para sistemas de muchos tomos finalizo en las leyes

de los gases ideales. Para ello es necesario diferenciar lo que es un gas real de un

gas ideal y sus diferencias.

Gas Real

Los gases reales son los que en condiciones normales de temperatura y presin

se comportan como gases ideales; pero si la temperaturaes muy baja o la presin

muy alta, las propiedades de los gases reales se desvan en forma considerable

de las de los gases ideales.

Concepto de Gas Ideal y diferencia entre Gas Ideal y Real.

Los Gases que se ajusten a estas suposiciones se llaman gases ideales y

aquellas que no se les llaman gases reales, o sea, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno y

otros.

1. Un gas est formado por partculas llamadas molculas. Dependiendodel gas, cada molcula est formada por un tomo o un grupo de tomos.

Si el gas es un elemento o un compuesto en su estado estable,

consideramos que todas sus molculas son idnticas.


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2. Las molculas poseen un movimiento aleatorio y obedecen las leyesde Newton del movimiento. Las molculas se mueven en todas

direcciones y a velocidades diferentes. Al calcular dicho movimiento,

suponemos que la mecnica newtoniana se puede aplicar a nivel

microscpico. Dependiendo de s los hechos experimentales indican o no

que nuestras predicciones son correctas.

3. El nmero total de molculas es grande. La direccin y la rapidez delmovimiento de cualquiera de las molculas pueden cambiar bruscamente

en los choques con las paredes o con otras molculas. Cualquiera de las

molculas, seguir una trayectoria de zigzag, debido a dichos choques.

Como hay muchas molculas, suponemos que el gran nmero de choques

mantiene una distribucin total de las velocidades moleculares

El volumen de las molculas es una fraccin despreciable al ser mspequea del volumen ocupado por el gas.Aunque hay muchas

molculas, son extremadamente pequeas. Sabemos que el volumen

ocupado por un gas se puede cambiar en un margen muy amplio, y cuando

un gas se condensa, el volumen ocupado por el lquido pueden ser miles de

veces menor que la del gas condensado. De aqu que nuestra suposicin

sea posible.

5. - No actan fuerzas apreciables sobre las molculas, excepto

durante los choques. Como hemos supuesto que las molculas sean tan

pequeas, la distancia media entre ellas es grande en comparacin con eltamao de una de las molculas. De aqu que supongamos que el alcance

de las fuerzas moleculares es comparable al tamao molecular.

6. - Los choques son elsticos y de duracin despreciable. En los

choques entre las molculas con las paredes del recipiente se conserva el

mpetu y (suponemos)la energa cintica. Debido a que el tiempo de

choque es despreciable comparado con el tiempo que transcurre entre el

choque de molculas, la energa cintica que se convierte en energa

potencial durante el choque, queda disponible de nuevo como energa

cintica, despus de un tiempo tan corto, que podemos ignorar este cambio

por completo.

El estudio sistemtico del comportamiento de los gases le interes a los

cientficos durante siglos. Destacan los nombres de varios investigadores

que establecieron las propiedades de los gases.


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Ley De Boyle

La relacin matemtica que existe entre la presin y el volumen de un cantidad

dada de un gas a una cierta temperatura fue descubierta porRobert Boyleen1662. Boyle encerr una cantidad de aire en el extremo cerrado de un tubo en

forma de U, utilizando mercurio como fluido de retencin. Descubriendo as que elproducto de la presin por volumen de una cantidad fija de gas era un valor

aproximadamente constante. Not que si la presin de aire se duplica su volumen

era la mitad del volumen anterior y si la presin se triplicaba el volumen bajaba a

una tercera mitad del inicial. Tambin observo que al calentar un gas aumentaba

su volumen si la presin se mantena constante, a este proceso se le llama

proceso isoborico.

Ley de Boyle:

El volumen de un gas, a temperatura constante, es inversamente proporcional a

la presin

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 Boltzman 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

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.

Ley de Dalton

Establece que en una mezcla de gases cada gas ejerce su presin como si los

restantes gases no estuvieran presentes. La presin especfica de un determinado

gas en una mezcla se llama presin parcial, p. La presin total de la mezcla se


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calcula simplemente sumando las presiones parciales de todos los gases que la

componen.

Asi por ejemplo la presin atmosfrica es:

Presin atmosfrica (760 mm de Hg) = pO2 (160 mm Hg) + pN2 (593 mm Hg)+ pCO2(0.3 mm Hg) + pH2O (alrededor de 8 mm de Hg)

Ley de Gay-Lussac

En 1802, Joseph Gay-Lussac public los resultados de sus experimentos que,

ahora conocemos como Ley de Gay-Lussac. Esta ley establece, que, a volumen

constante, la presin de una masa fija de un gas dado es directamente

proporcional a la temperaturakelvin. (Sabiendo que la temperatura en el sistemainternacional se mide en grados Kelvin K y que para pasar de grado C a K hay q

sumarle a 273 K la cantidad en C que sea; Ejemplo 22C serian = 273 + 22 =

295 K).


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MATERIALES

Para la medicion del liquido volatil

Termmetro:

Lquidos voltiles (etanol y metanol)

Sistema de determinacin para liquidos volatiles. Jeringa descartable

Para la medicion de gas

Gases

Cilindro calibrado para medir gases (JERINGA).


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PROCEDIMIENTO

En la medicion del O2

se arma el sistema que se encuentra en la figura y se procede hacermediciones de peso moleculares. Dejamos pasar el gas hasta que el

cilindro quede vacio por el paso de O2 hacia el bulbo. Pesamos el bulbo con el gas y registramos datos

En la medicion de los liquidos volatiles

Para poder determinar la masa molecular de un lquido voltil de forma

experimental debemos seguir los siguientes pasos:

Paso 1:

Preparar el sistema para el lquido voltil, el cual nos dar como resultado el

volumen desplazado del lquido que ha ingresado al sistema.


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Paso 2:

Luego con una jeringa absorbemos los lquidos voltiles y procedemos a pesarlos

inicialmente, despus debemos aadir etanol y metanol (ambos lquidos voltiles)

en el sistema.

Paso 3:

Una vez que este lquido se ha convertido en gas sabremos el volumen

observando el desplazamiento del sistema


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Paso 4:

Una vez que se sabe que el volumen mediante el sistema se procede a pesar

nuevamente la jeringa y la diferencia ser la masa del lquido voltil. Y con los

datos iniciales de presin =cte., volumen, y temperatura reemplazamos en la

formula.

CLCULOS

Tenemos la ecuacin de los gases ideales:

=

Despejando la masa molecular:

=

- Para la primera muestra de metanol:

a.- calculamos el peso molecular experimental

P= 1 atm

T= 97 370 = 3.0632 = 2.993

= 76

=0.082

370 0.0702

1 0.0535

= 39.81

b.- calculamos el porcentaje de error con respecto a su masa molecular

terica

% =39.81 32

32 100 %


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% = 24.4%

Para la segunda muestra de metanol:


P= 1 atm

T= 97 370 = 2.993 = 2.9023

= 72.6

=

0.082

370 0.0907

1 0.0726

= 37.9041


terica

% =37.9041 32

32 100 %

% = 18.45%

- Para la primera muestra de etanol:


P= 1 atm

T= 97 370

= 3.0654 = 3.0125

= 72

=0.082

370 0.0529

1 0.0355


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= 45.21


terica

% =|45.21 46|

46 100 %

% = 1.71%

Determinaremos la masa molecular de mediante la frmula del gas ideal: =

=

Usaremos de datos:

La constante de los gases,

= 0,082.

. ,

La temperatura de: 295.4

Una presin de: 1

Volumen de la bomba: 0,09

.

= 137.5362

= 137.6398

= = 0,1036

Ahora se procede a calcular:

=


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=(0.082)(295.4)(0,1036)...

(1)(0,09)...= 27.8831

% =

|27.8831 32|

32 100% = 12.865%

CONCLUSIONES

Se concluye que el peso molecular resultante es similar al terico esta

pequea diferencia se debe a que el lquido no es un gas ideal. Adems de

no haber hecho una buena medicin de diferencia de pesos.

El porcentaje de error es algo grande en algunos casos esto se debe a que

la medicin es manual lo que hace que el error sea relativamente grande.

Determinamos el peso molecular de los gases mencionados basndonos

en la ley de los gases ideales, estos pesos realizados experimentalmente

nos arrojaron un error, en estos casos hubo variacin pues factores como el

viento al momento de pesar en la balanza analtica influyeron en la

obtencin precisa de la masa de los gases.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/PRESENTACION_MASA_MOL

AR_28641.pdf

https://www.clubensayos.com/buscar/Determinacion+De+La+Masa+Molar+

De+Un+Liquido+Volatil/pagina1.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Volatilidad_(qu%C3%ADmica)

Fisicoqumica-Ira N Levine vol. 1, quinta edicin.
https://www.clubensayos.com/buscar/Determinacion+De+La+Masa+Molar+De+Un+Liquido+Volatil/pagina1.htmlhttps://www.clubensayos.com/buscar/Determinacion+De+La+Masa+Molar+De+Un+Liquido+Volatil/pagina1.htmlhttps://www.clubensayos.com/buscar/Determinacion+De+La+Masa+Molar+De+Un+Liquido+Volatil/pagina1.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volatilidad_(qu%C3%ADmica)https://es.wikipedia.org/wiki/Volatilidad_(qu%C3%ADmica)https://www.clubensayos.com/buscar/Determinacion+De+La+Masa+Molar+De+Un+Liquido+Volatil/pagina1.htmlhttps://www.clubensayos.com/buscar/Determinacion+De+La+Masa+Molar+De+Un+Liquido+Volatil/pagina1.html


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ANEXO: TABLA DE SUSTANCIAS ORGANICAS VOLATILES

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