UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de IngenieraMecnica

INFORME DE LABORATORIO N4GASES

CURSOQUMICA GENERAL

PROFESORMALDONADO ALATA RUTH ELENA

SECCINC

ALUMNOSNombres y ApellidosCdigo

Neyra Kunkel Cristhian Jess20142208E

Uriarte Delgado Lely Yadhira20144560H

UNI 2014 - 2

GASES

OBJETIVO

a) Analizar el efecto de la presin sobre el volumen de los gases a temperatura constante y establecer una relacin entre la presin y el volumen.b) Determinar el volumen molar de un gasc) Ilustrar la ley de Graham comparando las velocidades de difusin de dos sustancias gaseosas; amoniaco y cloruro de hidrgeno.

FUNDAMENTO TERICO

Se denomina gas al estado de agregacin de la materia en el cual, bajo ciertas condiciones de temperatura y presin, sus molculas interaccionan solo dbilmente entre s, sin formar enlaces moleculares, adoptando la forma y el volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por su alta energa cintica. Los gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presin y la temperatura. Las molculas que constituyen un gas casi no son atradas unas por otras, por lo que se mueven en el vaco a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando as las propiedades:

Las molculas de un gas se encuentran prcticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atraccin entre las molculas son despreciables, en comparacin con la velocidad a que se mueven sus molculas. Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene. Pueden comprimirse fcilmente, debido a que existen enormes espacios vacos entre unas molculas y otras. A temperatura y presin ambientales los gases pueden ser elementos como el hidrgeno, el oxgeno, el nitrgeno, el cloro, el flor y los gases nobles, compuestos como el dixido de carbono o el propano, o mezclas como el aire.

VARIABLES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES1. PresinEs la fuerza ejercida por unidad de rea. En los gases esta fuerza acta en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.La presin atmosfrica es la fuerza ejercida por la atmsfera sobre los cuerpos que estn en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras ms alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de l, por consiguiente la presin sobre l ser menor.

2. Temperatura

Volumen de un gas.

Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energa que podemos medir en unidades de caloras. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno fro, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo fro.La temperatura de un gas es proporcional a la energa cintica media de las molculas del gas. A mayor energa cintica mayor temperatura y viceversa.La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.

3. CantidadLa cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad tambin se expresa mediante el nmero de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.

4. VolumenEs el espacio ocupado por un cuerpo.

5. DensidadEs la relacin que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.Gas RealLos gases reales son los que en condiciones ordinarias 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 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. Dependiendo del 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.2. Las molculas se encuentran animadas de movimiento aleatorio y obedecen las leyes de Newton del movimiento. Las molculas se mueven en todas direcciones y a velocidades diferentes. Al calcular las propiedades del movimiento suponemos que la mecnica newtoniana se puede aplicar en el nivel microscpico. Como para todas nuestras suposiciones, esta mantendr o desechara, 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 del movimiento de cualquiera de las molculas puede cambiar bruscamente en los choques con las paredes o con otras molculas. Cualquiera de las molculas en particular, seguir una trayectoria de zigzag, debido a dichos choques. Sin embargo, como hay muchas molculas, suponemos que el gran nmero de choques resultante mantiene una distribucin total de las velocidades moleculares con un movimiento promedio aleatorio.4. El volumen de las molculas es una fraccin despreciablemente pequea del volumen ocupado por el gas.Aunque hay muchas molculas, son extremadamente pequeas. Sabemos que el volumen ocupado por una gas se puede cambiar en un margen muy amplio, con poca dificultad y que, cuando un gas se condensa, el volumen ocupado por el gas comprimido hasta dejarlo en forma lquida puede ser miles de veces menor. Por ejemplo, un gas natural puede licuarse y reducir en 600 veces su volumen.5. No actan fuerzas apreciables sobre las molculas, excepto durante los choques.En el grado de que esto sea cierto, una molcula se mover con velocidad uniformemente los choques. Como hemos supuesto que las molculas sean tan pequeas, la distancia media entre ellas es grande en comparacin con el tamao 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.

LEYES DE LOS GASES

Existen diversas leyes derivadas de modelos simplificados de la realidad que relacionan la presin, el volumen y la temperatura de un gas.

Ley de Boyle-Mariotte

La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la presin de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que a una temperatura constante y para una masa dada de un gas el volumen del gas varia de manera inversamente proporcional a la presin absoluta del recipiente:

Ley de Charles

A una presin dada, el volumen ocupado por una cierta cantidad de un gas es directamente proporcional a su temperatura. Matemticamente la expresin sera:

o

En trminos generales:(V1 T2) = (V2 T1)

Ley de Gay-Lussac

La presin de una cierta cantidad de gas, que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a la temperatura:

Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero ha de enfriarse el volumen de gas deseado, hasta una temperatura caracterstica de cada gas, a fin de poder someterlo a la presin requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente y eventualmente, explote.

Ley general de los gases

Combinando las tres leyes anteriores se obtiene:

Ley de los gases ideales

De la ley general de los gases se obtiene la ley de los gases ideales. Su expresin matemtica es:

Siendo P la presin, V el volumen, n el nmero de moles, R la constante universal de los gases ideales y T la temperatura en Kelvin. Tomando el volumen de un mol a una atmsfera de presin y a 273 K, como 22,4 l se obtiene el valor de R= 0,082 atmlK1mol1

El valor de R depende de las unidades que se estn utilizando:

R = 0,082 atmlK1mol1si se trabaja con atmsferas y litros R = 8,31451 JK1mol1si se trabaja enSistema Internacional de Unidades R = 1,987 calK1mol1 R = 8,31451 1010erg K1mol1 R = 8,317x103(m)(Kpa)/(mol)(K) si se trabaja con metros cbicos y kilo pascales

De esta ley se deduce que un mol (6,022 x 10^23 tomos o molculas) de gas ideal ocupa siempre un volumen igual a 22,4 litros a 0 C y 1 atmsfera. Vase tambin Volumen molar. Tambin se le llama la ecuacin de estado de los gases, ya que solo depende del estado actual en que se encuentre el gas.

DIAGRAMA DE PROCESOS

Comprobacin de la Ley de Boyle y Mariotte Luego Dejar 40 mL de aire en el tuboCerrar el conector de gomaAsegurar que no haya escapes de aireDejar que el agua este a temperatura ambienteAscender 20 cm la ampollaDescender 20 cm la ampollaObservar Variacin de volumen en el tubo

Determinacin del volumen molar estndar del hidrgeno

Demostracin de la ley de Graham de la difusin gaseosaDeterminar Observar Luego Llenar con agua el recipiente tubular Colocarlo dentro del vasoColocar cinta de magnesio en la buretaDisolucin de la cinta de magnesioInvertir la bureta e introducir en el recipiente Determinar volumen muerto de la bureta10 mL de HCl 6M y agua en la buretaColocar papel en la boca de la buretaVolumen de hidrgeno hmedo

Observar Agregar Colocar algodn en los tapones de goma4 gotas de HCl en un tapnMedir la distancia del anillo con respecto a ambos extremosFormacin de anillo de NH4ClColocar simultneamente ambos tapones en los extremos4 gotas de NH3 en un tapn

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALExperimento N1: Comprobacin de la Ley de Boyle y Mariotte.

Equipo y reactivos:

1 tubo neumomtrico 1 soporte con sus nueces 1 ampolla o pera de nivel 1 termmetro de -10C a 110C 1 pinza 1 regla de 50 cm

Procedimiento: T = constante

Una vez montado el aparato de la figura se dejan unos 40 mL de aire en el tubo neumomtrico y se cierra con una pinza el conector de goma. Luego se sube y baja la ampolla de nivel para expulsar las burbujas de aire que puedan encontrarse en los tubos de goma. Es importantsimo que no haya escapes de aire en el aparato. Para asegurarse de que todas las uniones estn bien cerradas se hace descender la ampolla de nivel y se observar si el nivel en el tubo neumomtrico permanece constante.

De haber algn escape, lo ms probable es que tenga que reemplazarse el empalme de goma. Luego, debe dejarse el aparato hasta que el agua se ponga a temperatura ambiente.

Se coloca la ampolla de nivel a una altura conveniente para que el agua que contiene enrase con el agua del tubo (con un error menor de 0,1 mL). Levante la ampolla hasta que la diferencia de niveles sea de 50 cm y se debe registrar otra vez el volumen ocupado por el gas.

Por ltimo se hace descender la ampolla por debajo del nivel de la mesa, hasta que la diferencia de niveles vuelva a ser 50 cm y se registra de nuevo el volumen de gas. Regstrese la temperatura del agua y la presin atmosfrica.

Experimento N2: Determinacin del volumen molar estndar (C.N.) del hidrgeno.

Materiales e instrumentos: 1 bureta de 25 mL 1 vaso de 400 mL 1 soporte 1 pinza 1 probeta 1 recipiente tubular de 4 cm 25cm Cinta de magnesio

Procedimiento:

a) Llenar el recipiente tubular con agua de cao hasta el borde.

b) Colocar dicho recipiente dentro de un vaso de 400 mL el cual se usa para recolectar el agua de rebose.

c) Fijar el recipiente tubular con una pinza a un soporte de pie.

d) Determinar el volumen muerto de la bureta.

e) Mida con una probeta 10 mL de HCl 6M y colquela dentro de la bureta, inclinndola ligeramente.

f) Enjuague la probeta y llnela con agua de cao, cargue con esta agua la bureta hasta la graduacin 0, aproximadamente procurando arrastrar el cido que hubiera quedado en la pared interna.

g) Coloque la cinta de magnesio, doblada en forma de U, en la boca de la bureta y complete el volumen de la bureta con agua de cao. Coloque rpidamente un pequeo disco de papel en la boca de la bureta con el dedo ndice e inmediatamente invierta la bureta, introducindola dentro del recipiente tubular preparado previamente.

h) Observe el hidrgeno generado por la reaccin:Mg(s) 2 HCl(ac) Mg2(ac) 2Cl(ac) H2(g)

i) Cuando toda la porcin de magnesio se ha disuelto, desplazar suavemente hacia arriba o hacia abajo la bureta para igualar los niveles de agua de la bureta y del recipiente tubular, leer la graduacin correspondiente y calcular el volumen de hidrgeno a presin y temperatura del laboratorio, como sigue:Vol. H2 (hmedo) = (capacidad de la bureta vol. Muerto) en mL.Experimento N 3: Demostracin de la ley de Graham de la difusin gaseosa

Materiales, instrumentos y reactivos:

1 tubo de vidrio pyrex de 29.5 cm de longitud y 8 mm de dimetro interno. 1 soporte de pie. 1 pinza. 2 tapones de goma N 4, con perforaciones. Algodn hidrfilo. 2 goteros de bulbo de 25 mL. Regla graduada de 30 50 cm. cido clorhdrico concentrado. Hidrxido de amonio (amonio acuoso).

Procedimiento:

a) El tubo debe estar perfectamente limpio y seco.

b) Colocar un pequeo trozo de algodn en la oquedad de cada uno de los tapones de goma.

c) Agregar cuidadosamente sobre el algodn de uno de los tapones, unas 4 gotas de cido clorhdrico con el gotero correspondiente, luego agregar el algodn del otro tapn, aproximadamente 4 gotas de amoniaco acuoso. Los frascos goteros deben taparse tan pronto como sea posible, para evitar la formacin de humo.

d) Colocar en forma simultnea los tapones a cada uno de los extremos del tubo de vidrio de 29.5 cm, con los algodones hacia la parte interna del tubo.

e) Observar cuidadosamente la superficie interna del tubo hasta ubicar el lugar en que empieza a formarse un anillo blanco de cloruro de amonio producto de la siguiente reaccin:HCl(g) NH3(g) NH4Cl(s)

Retirar inmediatamente los tapones y enjuagarlos con agua de cao para evitar que el laboratorio se llene de humos blancos irritantes.

f) Medir con una regla la distancia desde el anillo blanco hasta el extremo del tubo en que se coloc el tapn embebido en HCl y antelo como 1, haga lo mismo hacia el otro extremo y antelo como 2.

INFORME N 04Universidad Nacional de IngenieraFacultad de Ingeniera MecnicaDepartemento Acadmico de Ciencias Bsicas Humanidades y Cursos Complementarios

Curso: Qumica General (MB312)

GASES

I. COMPROBACIN DE LA LEY DE BOYLE Y MARIOTTE:(Complete los prrafos que vienen)En una mezcla gaseosa la presin ejercida por cada uno de los componentes se denomina y depende del ..existente en el recipiente.Volumen ledo en el tubo neumomtrico (mL)1. Para ambos (tubo neumotrico y pera) A niveles iguales _______________________________________2. Nivel de la ampolla (pera) cm.Sobre el nivel del tubo neumomtrico _______________________________________3. Nivel de la ampolla cmBajo del nivel del tubo neumomtrico _______________________________________

Temperatura del agua (C) _______________________________________Presin de vapor del agua (mmHg) _______________________________________Presin atmosfrica (mmHg) _______________________________________Volumen muerto del tubo neumomtrico (mL) _______________________________________

P del aire seco = Patm. +

Volumen del aire = Volumen ledo + volumen muerto

hH2O(mm)P (aire seco)(mmHg)Volumen de aire(mL)PV(mmHg xmL)

12345

Trazar la curva P vs V experimental con los puntos obtenidos de la experiencia del laboratorio y la curva P vs V considerando la funcin PV = constante (promedio obtenido de la experiencia). Haga las 2 curvas en el mismo plano P V que se le da.

La relacin de volmenes de aire seco a aire hmedo es _______________________________

P

V

Determinar el nmero de moles de aire seco en el tubo neumomtrico.

Respuesta_____________________________

La presin y la temperatura de una masa gaseosa que se mantiene encerrada en un recipiente rgido vara ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

II. DETERMINACIN DEL VOLUMEN MOLAR STANDARD DEL HIDRGENOLas condiciones que debe tener 1 mol, de gas para ocupar 22.4 L. son: ______________________________________________________________________________________________________Datos del experimento:Temperatura del laboratorio ____________________________________________________P vapor del agua a la T. del Lab. ___________________________________________________Presin atmosfrica (mmHg) ___________________________________________________Peso (g) de Magnesio __________________________________________________Peso atmico del Magnesio ________________________________________________RESULTADOS:Volumen de Hidrgeno= Volumen ledo en bureta + Volumen muertoVolumen de Hidrgeno= _____________________________________________________(mL)Presin de Hidrgeno seco = Presin atmosfrica Presin de vapor H2 OPresin de Hidrgeno seco = __________________________________________________(mmHg)Clculo del nmero de moles de hidrgeno:

Determinacin experimental del volumen molar de hidrgeno a condiciones normales (L):

Volumen molar terico de H2 a condiciones normales =Clculo del porcentaje de error.

Justificacin del error obtenidoEl % de error obtenido se debe: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

III. DEMOSTRACIN DE LA LEY DE GRAHAM DE LA DIFUSIN GASEOSAGrafique el experimento correspondiente indicando todos los datos necesarios:

Relacin de velocidad de difusin:TEORICO EXPERIMENTAL

Porcentaje de error:Al colocar los tapones de NH4 OH y HCl en forma simultnea buscamos que a travs del tubo los gases __________________________________________________________________________En el punto donde se encuentran los gases se formar el _______________________ que se manifiesta por la aparicin de ________________________________________________________El que se difunde desde el tapn donde se coloc NH4 CH(ac) es _________________ y lo hace con _________________ velocidad que el _________________________________________________

BIBLIOGRAFA Raymond Chang, Qumica General, paginas 87-93, octava edicin, Prentice Hall. Redhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas 19/10/14http://www.profesorenlinea.cl/fisica/GasesPropiedades.htm 19/10/14