informe de fisico quimica (densidad de gases)
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CONTENIDO
Introduccin Objetivo Principios tericos Detalles del experimento Materiales y reactivos Procedimiento Clculos y resultados Discusin de los resultados Conclusiones y recomendaciones Bibliografa Apndice
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INTRODUCCION
La presente prctica de laboratorio tiene como objetivo el determinar la Densidad de un
lquido que es voltil. Por el mtodo de Vctor Meyer .para la realizacin de la prctica
se hace necesario utilizar el equipo de Vctor Meyer el cual trabajara a condiciones
normales es decir de ambiente. Al terminar este experimento estaremos en la capacidad
de resolver cualquier tipo de problemas que se asemejan
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OBJETIVO
Estudiar las propiedades ms importantes de los gases. Tales como: densidad, capacidad
calorfica y difusin
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PRINCIPIOS TEORICOS
LEY DE BOYLE O MARIOTTE:
En 1.662 Robert Boyle, cientfico ingls, promulg la relacin matemtica que existe
entre el volumen y la presin de una cantidad dada de gas a temperatura constante.
Boyle encerr una cantidad de aire en el extremo de un tubo en U empleando como
fluido mercurio, como lo muestra la Figura 4.4 En este experimento la presin que
existe en el aire encerrado es igual a la presin atmosfrica ms la presin ejercida por
la altura (h) de la columna de mercurio. Al verter ms Hg al tubo se aumenta la presin
sobre el gas se observa que el volumen disminuye.
Boyle, en sus experimentos, descubri que el producto del volumen por la presin,
cuando la masa y temperatura permanecen constantes, es un valor aproximadamente
constante.
En trminos generales la ley de Boyle puede enunciarse as: El volumen ocupado por
una determinada masa de gas, cuando la temperatura se mantiene constante, es
inversamente proporcional a la presin que se ejerce sobre l.
Matemticamente se expresa as:
VP 1
Si se introduce una constante de proporcionalidad k,
V = kP.1
y multiplicando medios por extremos,
PV = k
Donde:
V = volumen ocupado por el gas
P = presin
k = constante de proporcionalidad, depende de la naturaleza del gas.
La ecuacin anterior nos ensea que si en un punto dado la presin y el volumen son P1
y V1 y en otro punto P2 y V2, si la masa y la temperatura se mantienen constante, se
debe
Cumplir:
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P1V1 = k
P2V2 = k
1.- GAS.- Se denomina as, a aquel fluido que no tiene forma ni volumen definido.Generalmente se comportan de 2 formas:
a) GASES IDEALES: son aquellas en los cuales el volumen ocupado por lasmolculas , es insignificante respecto al volumen total y se ajustan a la ley de los
gases ideales y a la ecuacin de estado
PV = nRT (1)
b) GASES REALES.- elvolumen ocupado por las propias molculas. Es
significativo respecto del volumen total del gas. Adems, se considera como
factor importante la atraccin intermolecular. El comportamiento de estos gases
obedecen a presiones altas y temperaturas relativamente bajas. Para estudiar el
comportamiento de los gases reales existen un conjunto de ecuaciones de estado,
entre ellas tenemos de la de Berthelot, que corrige desviaciones de la idealidad.
La ecuacin de Berthelot, es vlida para presiones cercanas a 1 atm:
PV = NRT .(2)
....(3)
En las ecuaciones (2) y (3):
M: Peso molecular
m: Masa de la sustancia
R: Constante de los gases ideales
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R: Correccin para la desviacin de la idealidad.
P, V, T: Presin, volumen y temperatura del gas.
Pc, Tc: presin y temperatura criticas del gas
Los vapores de sustancias que no son gases a temperaturas ordinarias suelen
encontrarse en este tipo.
2.-DENSIDADES DE LOS GASES:
Para determinar la densidad de un material, es necesario conocer el peso
especfico de cada material, es decir la relacin que existe entre (N/m3), esto es
la masa multiplicada por la gravedad entre elvolumen que ocupa; por otra parte
es necesario mencionar que la densidad es la relacin que existe entre la masa de
un material y el volumen que ocupa y sus unidades son diferentes a las del peso
especfico, ya que estn dadas en (kg/m3).las unidades de densidad y peso
especfico se pueden expresar en la unidades delsistema ingls.
Para lo anterior tenemos lo siguiente:
Entonces de acuerdo a la formula anterior, podemos hacer una relacin con la frmula
de losgases ideales, lgicamente sabiendo losprincipios de los gases ideales se hace la
siguiente relacin, entonces tenemos:
Entonces tenemos:
http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml -
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Pero trabajando con un sistema particular, en este caso de gases, tenemos lo siguiente:
= densidad delgas;m= masa del gas; V= volumen del sistema; PM= pesomolecular del gas;R= constante universal de los gases; P= presin del sistema y T=temperatura del
sistema. Todas lasvariables con sus unidades correspondientes. Adems de esto
sabemos que la densidad de un gas esta en proporcin directa a la presin e inversa a la
temperatura la densidad de los gases se puede rescribir de presin inicial y presin final
esto es:
Usando las formulas anteriores, podemos determinar la densidad de un gas, a
continuacin se presentan una serie deprocedimientos,que se realizan, para
determinadosexperimentos,estos tambin van ligados para la determinacin de la
densidad de un gas.
a) ABSOLUTA.- Relacin entre la masa por unidad de volumen.b) DENSIDAD RELATIVA.-Relacin de la densidad de una sustancia con
respecto a la de un gas de referencia.
c) DENSIDAD La densidad () de un gas se puede obtener a partir de la
relacin
http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTEShttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/cuasi/cuasi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/cuasi/cuasi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTEShttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtml -
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= = (4)
d) la ecuacin general de los gases
(Acondicionesdel laboratorio) = (a condiciones normales) (5)
3.-RELACIN DE CAPACIDADES CALORFICAS DE LOS GASES:
Capacidad calorfica de gases.-
Es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de una sustancia en
un grado. Hay dos tipos de capacidad calorfica: a presin constante y a volumen
constante. La relacin entre ambas, conocida como Depende de si el gas es
mono, di o poliatomico y puede ser determinada experimentalmente mediante el
mtodo de Clment y Desormes, realizando en el sistema, primero una
expansin adiabtica, y luego un calentamiento a volumen constante; para un
sistema de este tipo se cumple:
Y si el cambio de presin es pequeo, sabiendo que
4.-DIFUSION GASEOSA:
A una temperatura dada, la energa cintica de cualquier par de molculas es
la misma. De este principio se deduce la ley de Graham de la difusin la
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velocidad de difusin de gas es inversamente proporcional a la raz cuadrada de
su respectivo peso molecular o de su densidad. La expresin matemtica es:
DETALLES DEL EXPERIMENTO
1.- MATERIALES Y REACTIVOS:
MATERIALES.-
Equipo de Vctor Meyer, para la densidad del vapor Balanza analtica Ampolla de vidrio Termmetro Equipo para relacin de capacidades calorficas por el mtodo de
Clment y Desormes
Vasos d precipitacin de 50, 100 y 500 ml. Pipetas, etc.
REACTIVOS.-
Lquido orgnico voltil, hidrxido de amonio concentrado, cido clorhdrico,
concentrado, baln deCO2u otro gas
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2.- PROCEDIMIENTO
2.1.-Determinacion de la densidad de un gas por el mtodo de VctorMeyer:
Instale el equipo como se muestra en la figura
Coloque en la chaqueta de calentamiento agua de cao, hasta 2/3 de suvolumen (A), manteniendo cerrada la llave de la bureta F y abierto eltapn E, lleve el agua a ebullicin durante 10mim.
Mientras se est calentando agua, pese una ampolla de vidrio hasta las 10milsimas de gramo, caliente la ampolla, retire e introduzca el capilar en
un vaso que contenga una pequea porcin de la muestra, enfri y
repita la operacin hasta introducir de 0.1 a 0.2gr de muestra, pese y si
ha logrado el peso adecuado al pesar, selle el capilar, djelo enfriar y
pselo nuevamente con exactitud. Abra la llave de la bureta, nivele el agua hasta la marca inicial con la
pera C. Coloque el tapn E, observe el descenso del volumen y si este no
flucta en ms de 0.2ml, iguale los niveles y lea la bureta. retire el tapn
E, y haga que el nivel llegue nuevamente al punto inicial.
Rompa el extremo de la ampolla, introdzcala rpidamente en el tubo devaporizacin B y coloque inmediatamente el tapn E. a medida que baja
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el nivel del agua en la bureta iguale el de la pera, hasta que el nivel del
agua deje de bajar.
Cierre rpidamente la llave F y espere 10mim tome la temperatura delagua en la pera lea el nivel del agua en la bureta, tomando referencia la
lectura realizada en D.
2.2.-RELACION DE CAPACIDADES CALORIFICAS POR EL MTODO
DE CLEMENT Y DESORMRS:
Armar el equipo.Abra A, y cierre B permitiendo el paso del gas por el baln hasta tener un
desnivel aproximado de 10cm en el manmetro de agua, cierre B y lea la
diferencia de altura exacta h1en el manmetro.
Abra rpidamente B y cirrela en el momento en el que ambas ramas delmanmetro se crucen.
Deje que se estabilice el lquido manomtrico y lea la nueva diferencia dealturas h2.
Repita con diferencias de alturas iniciales de aproximadamente 15, 20 y25.
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CALCULOS
1.- DATOS DEL EXPERIMENTO:
A) DATOS PARA DENSIDAD DE GASES.
a = 0.9868g, : peso del capilar
b = 1.1596g, : peso del capilar ms la muestra
T(amb)= 19c, T(amb): temperatura ambiente
T(eb.H2O)= 90oc, T(eb.H2O): temperatura de ebullicin del agua.
Volumen del vapor desplazado: B) DATOS PARA CAPACIDADES CALORFICAS.
Primera medicin:
h1= 5cm h2= 1.6cm
segunda medicin:
h1= 9.25cm h2= 1.1cm
tercera medicin:
h1= 14.7cm h2= 2.45cm
cuarta medicin:
h1= 19.4cm h2= 2.5cm
quinta medicin:
h1= 24cm h2= 2.9cm
2.-DENSIDAD DE LOS GASES:
peso del etanol: volumen del vapor desplazado por la vaporizacin del etanol:
presin a condiciones del laboratorio o presin baromtrica:
(segn la tabla n 01), TebH2O= 90c, Pb= 525.8mmHg
presin del vapor de agua a condiciones de laboratorio.(segn la tabla N 02), Tamb= 16c, F = 13.63mmHg
humedad del aire en Huaraz: h = 5%
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correccin de la presin baromtrica: Donde: presion baromtrica corregida y presin baromtricaF: presin del vapor de agua a temperatura ambiente.
h: % de humedad de aire.
,
correccin del volumen del vapor del etanol desplazado por laevaporacin a condiciones normales:
de la ecuacin N (5),
calculo de la densidad terica del vapor del etanol a condicionesnormales, usando la ecuacin de Berthelot.
[ {
}] [ {}]
Donde:
M: masa molar del etanol (M = 46.07g.mol-1)
TC: temperatura critica del etanol (TC= 516.1K)PC: presin critica del etanol (PC= 63.3atm)
P: presin baromtrica (P = 51209878mmHg)
T: temperatura ambiente (T = 289K)
R: constante universal de los gases. (0.08205atm.l.mol-1k-1)
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{ }
determinacin de la densidad del gas a condiciones normales: (de laecuacin N 4)
3.-CAPACIDADES CALORFICAS:
, para primer medida:
, para segunda medida
, para tercera medida
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, para cuarta medida
, para quinta medida
Promedios:
TABLA DE RESULTADOS:
para densidad de gases.
512.9878mmHgVCN 16.2592ml
25.5ml 1.3115g.l-1 0.0106g.(ml)-
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para capacidades calorficas.
1.2182
2.25CV 10.3116
CP 12.5616
DISCUSION DE RESULTADOS
Para poder calcular la densidad de un gas se puede utilizar el mtodo de VctorMeyer.
El mtodo de Vctor Meyer consiste en volatizar el peso conocido de unamuestra liquida y medir en un eudimetro el volumen de aire que es desplazado
por el vapor de dicha muestra (equipo de Vctor Meyer ) a condiciones de
temperatura y presin conocidas
el lquido cuyo peso molecular se determina va encerrado en una pequeaampolla de vidrio, que es vaca primero, luego se llena con el alcohol, se sella y
por ltimo se pesa de nuevo. Esta diferencia de pesos nos da el peso de la
muestra. Se lleva esta muestra al porta muestras, se deja caer la muestra para q la
ampolla se rompa y se libere el vapor que se desplaza por el tubo neumometrico(goma) en proporcin igual al de los vapores formados a la temperatura del tubo
interior.
El error del experimento lo radica en la lectura del volumen desplazado por lavaporizacin del etanol.
El error tambin se ha cometido por el uso de los termmetros descalibrados.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones:
la densidad del vapor del etanol, segn el experimento realizado es de0.0106g.ml-1.
La relacin de las capacidades calorficas (
) del gas en nuestro
experimento es de 1.2182.
El Cpy CVque sale de los clculos del experimento es de 12.5616 y10.3116 respectivamente.
Recomendaciones:
Se debe de tener mucho cuidado al momento de manipular los equiposdel laboratorio por q estos son muy frgiles.
Se debe de tener en cuenta q no se debe de jugar al momento de hacer lasprcticas de laboratorio.
Se tiene q tener cuidado al manipular el termmetro ya q esteinstrumento es muy costoso y tambin muy frgil.
Los datos deben de ser tomados con un cuidado especial por q de otromodo los clculos nos saldrn errneos.
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BIBLIOGRAFIA
Libro de fsico qumica de Pons Musso GUIA DE LABORATORIO http://www.google.com.pe/search?hl=es&q=presion+barometrica&meta
=
http://books.google.com.pe/books?id=yinGhHba9tAC&printsec=frontcover&dq=DENSIDAD+DE+GASES+%22METODO+DE+VICTOR+ME
YER%22#PPA10,M1
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