Practica de laboratorio de gases

Indice
1.
Fundamentos teóricos
2. Procedimientos
experimentales
3. Análisis de
resultados
4. Conclusiones
5. Bibliografía

1. Fundamentos
teóricos

La Relación Volumen–Cantidad: LEY DE
ABOGADOR
El trabajo del
científico italiano Amadeo Avogadro complemento los
estudios de Boyle, Charles y Gray Lussac. En 1811, publico una
hipótesis en la que estableció que a
la misma temperatura y
presión, volúmenes iguales de
diferentes gases
contienen el mismo número de moléculas (o
átomos si el gas es
monoatómico). De ahí que el volumen de
cualquier debe ser proporcional al numero de moles de
moléculas presentes; es decir

donde n representa el numero de moles y k, es la
constante de proporcionalidad.
La ecuación (5.5) res la expresión matemática
de la ley de Avogadro,
la cual establece que la presión y
temperatura
constantes , el volumen de un gas es
directamente proporcional al numero de moles del gas presente. De
la ley de Abogador aprendimos que, cuando dos gases
reaccionan entre sí. Los volúmenes que reaccionan
de cada uno de los gases tiene una relación simple entre
sí. Si el producto es un
gas, su volumen se relaciona con el volumen de los reactivos a
través de una sencilla relación (un hecho
demostrado antes por Gray Lussac). Por ejemplo,
considérese la síntesis
de amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno
moleculares:
3H2(g)+ N2 (g) 2NH3(g)
3mol 1mol 2mol

Objetivos
Estudiar y experimentar algunas propiedades y leyes
fundamentales que explican el comportamiento
de los gases ideales.

Difusión de los Gases
La difusión, es decir, la mezcla gradual de las
moléculas de un gas con moléculas de otro en virtud
de sus propiedades cinéticas, constituye una
demostración directa del movimiento
aleatorio. La difusión siempre procede una región
de mayor concentración a otra menos concentrada. A pesar
de que las velocidades moleculares son muy grandes, el proceso de
difusión toma un tiempo
relativamente grande para complementarse. Por ejemplo con una
botella de solución de amoniaco concentrado se abre en un
extremo de la mesa del laboratorio,
pasa un tiempo antes de
que una persona que este
en el otro extremo de la mesa pueda olerlo. La razón es
que una molécula experimenta numerosas colisiones mientras
se esta movimiento
desde uno a otro extremo de la mesa. Por ello, la difusión
de los gases siempre sucede en forma gradual, y no en forma
instantánea, como parecían sugerir las velocidades
moleculares. Además, dado a raíz dela velocidad
cuadrática media de un gas ligero es mayor que la de un
gas más pesado, un gas mas ligero se difundirá a
través de un cierto espacio mas rápido que uno mas
pesado.

La Relación Presión-Volumen: LEY DE
BOYLE
En el siglo XVII Robert Boyle estudio de manera
sistemática y cuantitativa el comportamiento
de los gases. Es una serie de experimentos,
Boyle estudio la relación existente entre la
presión y el volumen de un muestra de un gas
por medio de un aparato. Aparato para estudiar la relación
entre la presión y el volumen de un gas por medio de un
aparato como el que se muestra

En la figura a) la presión ejercida sobre el gas
por el mercurio añadido al tubo es igual a la
presión atmosférica., en la figura b) se observa
que en aumento en la presión, debido a la adición
del mercurio, conduce a una disminución del volumen del
gas a un desnivel en la columna de mercurio. Boyle observó
que cuando la temperatura se mantiene constante, el volumen (V)
de una cantidad dada de un gas disminuye cuando la presión
total aplicada (P) la presion atmosférica las la
presión y volumen es evidente en las figuras b) y d), por
el contrario, si la presión que se aplica es menor, el
volumen del gas aumenta.

Los datos de P-V
registrados en esta tabla son congruentes con esta
expresión matemática
que muestra la relación inversa.

donde el símbolo ¥ significa proporcional a. Para cambiar el
signo ¥ por
el signo de igualdad, se
debe escribir:

(a)

donde k1 es una constante llamada constante
de proporcionalidad. La ecuación (a) es una
expresión de la Ley Boyle que establece que el volumen de
un cantidad fija de un gas manteniendo a temperatura constante es
inversamente proporcional a la presión del gas.
Reordenando la ecuación (a) se obtiene.
PV=K1(b)

Donde V1 y V2 son los
volúmenes de los gases a las temperaturas T1 y
T2 (ambas en kelvins), respectivamente. en todos los
cálculos subsecuentes se suspenderá que las
temperaturas dadas en Cº son exactas, de modo que no se
altere el número de cifras significativas.
El ejemplo siguiente ilustra el uso dela Ley de
Charles

2. Procedimientos
experimentales

Experimento nº 01
Determinación del volumen molar
Estándar del hidrógeno

6ml de HCl 3M
una cinta de magnesio
400 ml de H2O
VH2 = VBURETA + VMUERTO
Volumen muerto = 5ml.
Volumen bureta = 17,2 ml.
VH2 = 17,2+5 = 22,2 ml. <>
222.10-4l

Experimento nº 2
"demostración de la ley de graham de la difusión
gaseosa"
Procedimiento Experimental:

Datos Experimentales:
Longitud del Tubo : 23,8 cm
Tiempo de Reacción : 6 minutos
4 gotas de HCl x 4 gotas de NH3

Desplazamientos:
NH3: HCl
14,2 cm 9,6 cm

Cálculos y Resultados:
Par un tiempo
(t): 6 min.

Reemplazando

Análisis de Resultados
Es comparable; la Ley de GRAHAM.
Para tiempos iguales las velocidades se reemplazan por
desplazamientos.

Experimento nº 03
"comprobación de la ley boyle – mariotte"

Datos obtenidos
Presión del vapor de agua a la
temperatura del laboratorio = 23,8 torr.
Temperatura del laboratorio = 25Cº
Presión barométrica en el laboratorio = 753
mmHg.
"Vm" de acuerdo a mediciones en el laboratorio.

Para una deferencia de niveles a (+10 cm)
VgasH =Vm + Vtubo
VgasH = Vm + 5.8 ml.

Inicialmente

Nota. 6ml <> 8cm.

Luego a (+ 10cm) h= 9.73

Tenemos:
PA = PB
PGAS H = PATM +PLIQ
PGAS +
PVH2O = PATM +
PLIQ
PGAS = PATM +
PLIQ – PVH2O
PGAS = 753
mmHg +Pl G. h = 23,8 mmHg.
PGAS = 729.2 mmHg + 7.153 mmHg
PGAS = 736.35 mmHg

A (+ 20 cm), h =19.6 cm, VGAS HUM
= Vm + Vtubo
VGAS Hum = Vn +5.7 ml.
PGAS HUM = PATM ++
PLIQ
PGAS + PVH2O =
PATM + PLIQ
PGAS =
PATM + PLIQ –
PVH2O
PGAS = 753 mmHg + pL . g . h
– 23.8 mmHg
PGAS = 729.2 mmHg + 14.41 mmHg
PGAS = 743.61 mmHg

A (+ 30 cm), h = 29.47, VGAS HUM =Vm +
Vtubo
VGAS HUM = Vm, + 5.6ml
PGAS HUM = PATM ++
PLIQ
PGAS + PVH2O =
PATM + PLIQ
PGAS =
PATM + PLIQ –
PVH2O
PGAS = 753 mmHg + pL . g . h
– 23.8 mmHg
PGAS = 729.2 mmHg + 21.67 mmHg
PGAS = 750.87 mmHg

En el descenso de la ampolla
A (-10 cm), h = 9.87, VGAS HUM =Vm +
Vtubo
VGAS HUM = Vm, + 6.1 ml
PGAS + PVH2O + PLIQ =
PATM
PGAS = PATM –
PVH2O – PLIQ
PGAS = 753
mmHg – 23.8 mmHg – pL. g. H
PGAS = 729.2 mmHg – 7.26 mmHg
PGAS = 721.94

A (-20 cm), h = 19.74 cm , VGAS =Vm +
Vtubo
VGAS = Vm, + 6.2 ml
PGAS + PVH2O + PLIQ =
PATM
PGAS = PATM –
PVH2O – PLIQ
PGAS = 753
mmHg – 23.8 mmHg – pL. g. H
PGAS = 714.68 mmHg

A (-30 cm), h = 29.6 cm , VGAS =Vm +
Vtubo
VGAS = Vm, + 6.3 ml
PGAS + PVH2O + PLIQ =
PATM
PGAS = PATM –
PVH2O – PLIQ
PGAS = 753
mmHg – 23.8 mmHg – 21.76 mmHg
PGAS = 707.43 mmHg

Cuadro Comparativo

3. Análisis de resultados

Para una diferencia de niveles positiva : (+ 10 cm, + 20
cm, + 30 cm), la presión del gas aumenta conforme aumente
esta diferencia.
Para una diferencia de niveles negativa (- 10cm, – 20 cm,- 30
cm), la presión del gas disminuye conforme decrezca esta
diferencia.
Para un incremento en la diferencia de niveles de 10 cm.
(equivalente a 7,5 ml, gracias a que 6ml. – 8 cm.)
precisamente el incremento en la presión del gas es de 7,5
mmHg. aprox..
con lo que llegamos a verificar
P1 . P1 = P2 . V2 =
………..PnVn =
etc.

Observaciones
En este capítulo se estudiara el comportamiento de los
gases. En muchos aspectos.
Los gases son mucho mas sencillos que los líquidos y los
sólidos
El movimiento molecular de los gases es totalmente aleatorio y
las fuerzas de atracción entre sus moléculas son
tan pequeñas que cada una de las otras.
Los gases sujetos a cambios de presión y temperatura se
comportan en forma mas previsible que los sólidos y los
líquidos.

4.
Conclusiones

Los ejercen presión por que sus moléculas
se mueven libremente y chocan con cualquier superficie con la que
hacen contacto. Las unidades de presión de los gases
incluyen milímetros de mercurio (mmHg), torr, pascales y
atmosferas. Una atmósfera es igual a
760 mmHg, o 760 torr.
Las relaciones de presión-volumen de los gases ideales
estan gobernadas por la Ley de Boyle: el volumen es inmensamente
proporcional a la presion (a t y n constantes).
Las relaciones de temperatura-volumen de los gases se describen
por la ley de Charles y Gray-Lussac: el volumen es directamente
proporcional a la temperatura (a P y n constantes).
El cero absoluto (-273.15ºC) es la menor temperatura
teóricamente obtenible. La escala de
temperatura Kelvin toma como OK el cero absoluto. En todos los
cálculos de las leyes de los
gases, la temperatura se debe expresar en Kelvins.
Las relaciones de cantidad-volumen de los gases ideales son se
describen por la ley de Abogador: volúmenes iguales de
gases contienen igual numero de moléculas (a la misma T y
P).
La ecuación del gas ideal, PV=nRT, combina las leyes de
Boyle, Charles y Abogador. Esta ecuación describe el
comportamiento del gas ideal.
La ley de Dalton de las presiones parciales establece que, en una
mezcla de gases, cada gas ejerce la misma presión que
ejercería si estuviera solo y ocupa el mismo volumen.
La teoría
cinética molecular, una forma matemática de
describir el comportamiento de las moléculas de los gases,
se basa en las siguientes suposiciones; las moléculas de
los gases están separadas por distancias mas grandes que
las de sus propios dimensiones, poseen masa pero su volumen es
despreciable, están en continuo movimiento y con
frecuencia chocan entre sí. Las moléculas no se
atraen ni se repelen entre sí.
La difusión de los gases demuestra el movimiento molecular
aleatorio.

Cuestionario
En el Exp. Nº 1 determinar el número de moles de
ácido usado para un determinado peso conocido de Mg.
Mg (s) + 2 HCl (ac.) Mg +2 (ac) +
2Cl-(ac) + H2 (g)
WMg =0,0207g
nMg= W = 0,0207 = 0,00008625 moles

M 24
1 Mol Mg 2 moles HCl
0,0008625 nHCl
nHCl = 0,0008625 x 2
nHCl = 0,001725 moles

¿Cuál es el volumen del hidrógeno
obtenido en el Exp. Nº 1 medidos a C.N.?
Se tiene dos recipientes que contengan la misma cantidad de
moles
P1. V1 = RT2
N1
P2. V2 = R T1
N2
Dividiendo P1 V1 =
T1
P2 V2
T2

P1= 1 a tm <> 760 mmHg. P2
= 753- 23,8 = 729,2 mmHg
V = ? V2 = 222 x 10-4 l
T1=273 K T2 = 273 + 25 = 198
K.

Reemplazando en (1)
760. V = 273
729,2 x 220 x 10-4 298
V = 19,5 ml.

¿Calcular el Nº de moles de H2
DEL Exp. Nº 1?
De la reacción
1 mol Mg (s) 1 mol H2 (g)
0,0008625 nH2
nH2 = 0,0008625
moles

¿Calcular el peso atómico de Mg. Usando
los datos obtenidos
en el Exp. Nº 1?
De la ecuación de gases : PV = RTn
P = 729.2
V = 222 x 10-4ln= W
T = 273 + 25 = 2698 Ñ
729.2 x 222 X 10-4 = 62,4 x 298 n
nMg = 8,70 x 10-4
8,7 x 10-4 = 0,0207
M(Mg)
M(Mg)= 23,79g

¿Cual es % de error cometido para determinar el
peso atómico?
% ERROR = MMg (Teorico)- MMg (experimental)
x 100%
MMg (Teórico)
% ERROR = 24 – 23,79 x 100%
24
% ERROR = 0,875%

¿Que nos indica la formación de cloruro de
amonio (NH4CI) en el Exp. Nº22?
La reacción de se produce entre el amoniaco
(NH3) y el ácido clorhídrico (Hcl)
NH3 + HCl Nh4 Cl……….
(Composición)

¿Por que deben colocar en forma simultánea
los tapones humedecidos de HCL y Nh3 acuoso?
Para poder asumir
que los tiempos de encuentro son iguales y así poder
reemplazar la velocidad en
la formula por el espacio.

Calcúlese el promedio de los productos PV
en el exp. Nº 3. Grafique PsV y PV vs P en papel
milimetrado
Indique algunos factores que influyen en la constancia PV
Entre algunos factores tenemos: las pequeñas variaciones
de la temperatura a la que se realiza el proceso y el
error en los instrumentos de
medición.

¿Qué significado tien una
desviación positiva y negativa en el comportamiento de los
gases?
La desviación positiva con respecto al comportamiento de
las gases ideales, se debe a la molécula de
hidrógeno y algunos gases raros; mientras la desviaciones
negativas se deben a moléculas mayores, mas aun, los gases
reales en general a presiones moderadas presentan desviaciones
negativas.
Explique estas desviaciones positivas y negativas empleando la
ecuación de Van er Waals

La ecuación de Van Waals es :

El termino a corrige el hecho de que las
moléculas ejercen fuerzas de atracción una con
respecto a al otra. cuando a es grande, indica que hay grandes
fuerzas de atracción. El factor b corrige el volumen,
teniendo en cuenta el que ocupan l as propias moléculas;
las moléculas mas grandes tiene valores
mayores de b. Cuando tanto b como a son iguales a cero la
ecuación de Van der Waals se reduce la ecuación de
los gases ideales.

¿Cuál es la importancia teórica de
la temperatura 273ºC?
Esta temperatura indica que el grado de agitación
molecular de una sustancia es totalmente nula, este valor se
observa al prolongar las distintas líneas de la grafica
Temperatura vs Volumen, hasta el punto donde le volumen es
cero.

¿A que se denomina "volumen muerto"?
Al volumen de Hidrógeno que no se marca la pipeta y
se halla tomando una relación longitud/volumen.

5.
Bibliografía

Química General : R. Chang K. Whitten. L.
Pauling
Manual de
laboratorio de Química General : E.
Pajares.

Autor:

arturo lizana