PRACTICA N°1

DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR Y LA DENSIDAD DEL AIRE

Luis e. Acevedo Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Fisicoquímica ILuis Monroy

Docente Programa de Ingeniería Química, 3er semestre.

El aire es uno de los compuesto que en mayor proporción se encuentra en la tierra, estando compuesto por oxigeno, hidrogeno y agua en estado gaseoso y múltiples trazas de otros gases, en este informe de laboratorio se encontraran con el proceso necesario para calculas el peso molecular y la densidad del aire aplicando la ecuación de los gases en estado ideal (PV=nRT).

Además se contara con el uso del método de los mínimos cuadrados, con el cual se calcularan y estimaran datos de suma relevancia.

MATERIALES

Baños termostáticos Balanza analítica Erlenmeyer esmerilado Tapa de vidrio esmerilado con

válvula y tubo para Erlenmeyer Pinzas para soportes Picnómetro

PROCEDIMIENTO

1. Se determino la densidad del agua a temperatura ambiente y presión atmosférica.

2. Se peso con precisión 0,1 g (el sistema) erlenmeyer, seco, limpio y vacío con tapa y válvula.

3. Se lleno el erlenmeyer con agua, hasta la tapa y se peso.

4. Luego se procedió a determinar el volumen del agua.

5. Se saco toda el agua del erlenmeyer y seco tapón y válvula.

6. Se coloco el erlenmeyer con tapa, seco, limpio y vacío, dentro de un baño termostático a una temperatura constante de 40ºC.

7. Se abrió la válvula para permitir saque saliera la cantidad de aire

necesario para permitir que se alcance el equilibrio durante 10 minutos.

8. Finalizado el tiempo, se serró la válvula, sacamos el sistema del baño termostático, secamos muy bien el agua residual externa y pesamos.

9. Se repitió el procedimiento del a cuatro temperaturas diferentes (40°C, 55°C, 65°C y 75°C).

CÁLCULOS Y RESULTADOS

m1= masa del Erlenmeyer vacíom2= masa del Erlenmeyer vacío + agua

m1 = 112,349 gm2 = 243,537 g

Peso neto (erlenmeyer) = m2 - m1

m2 - m1 = 243,537 g – 112,349 g = 131,188 g

V1 = volumen del Picnómetro.m3= masa del Picnómetro.m4= masa del Picnómetro + agua.

V1=10,236 ccm3

m3= 17,066 gm4= 27,275 g

Peso neto (picnómetro)= m4 – m3

m4 – m3 = 27,275 g – 17,066 g =10,209

DATOS:

T Waire+erlenmeyer. 1/T (K-1)

40°C (313 K) 112,563 g 3,195 x10-3

55°C (328 K) 112,562 g 3,049 x10-3

65°C (338 K) 112,545 g 2,959 x10-3

75°C (348 K) 112,544 g 2,874 x10-3

DENSIDAD DEL H2O:

ρ=mv

= 10,209g10,236mL

¿0.997 gmL

VOLUMEN DEL ERLENMEYER:

V=mρ= 131,188 g

0.997mLgmL

=131.58mL

PREGUNTAS

1) Realizar un gráfico de peso total del sistema contra 1/T (temperatura absoluta).

0.0028 0.0029 0.003 0.0031 0.0032 0.0033112.53

112.535

112.54

112.545

112.55

112.555

112.56

112.565

112.544 112.545

112.562 112.563

w vs 1/T

w vs 1/T

temperatura absoluta (1/T)

W d

el si

stem

a (g

)

2) Linealizar los datos obtenidos mediante el método de los mínimos cuadrados y graficar el peso del sistema contra 1/T.

W sist=W evac+W aire

PV=nRT

PV=WM

RT

M=peso molecular del aireW= gramos de aire

W=PVMRT

W sist=W evac+

PVMR

∗1

T

Y=b+m∗X

Sabemos que x=1/t y y=W sist .. Para calcular la pendiente m se utilizara la formulas de los mínimos cuadrados.

Peso del sistema (g)=Yi

1/T (K)=Xi (1/T)2 (K)=Xi2 XiYi

112,563 g 0,003195 0,00001021 0,35964112,562 g 0,003049 0,00000929 0,3432112,545 g 0,002959 0,00000876 0,33302112,544 g 0,002874 0,00000826 0,32345

m=N∑ (X iY ¿¿ i)−¿¿¿

m=4 (1,35931 )−(450 ,214 ) (0,012077 )4 (0,00003652 )−(0,00014585 )

=24,008

0.0028 0.003 0.0032 0.0034112.53

112.535

112.54

112.545

112.55

112.555

112.56

112.565f(x) = 67.5123781542845 x + 112.349663252258R² = 0.792387589137114

w vs 1/T

w vs 1/TLinear (w vs 1/T)

temperatura absoluta

w d

el si

stem

a

3) Calculo del peso del sistema evacuado.Para el cálculo del peso evacuado del sistema se aplica la siguiente ecuación.

b=∑ ( y i)−m(∑ x i)

n

¿450,214−(24,008 ) (0,012077 )

4¿112,428

De las ecuaciones:W sist=W evac+W aire

Y=b+m∗X

Se tiene que el peso evacuado equivale a b por lo tanto es igual 112,428 g.

4) Calcular el peo molecular del aire y el error respecto al valor de la bibliografía.

PV=nRT

PV=WM

RT

M=peso molecular del aireW= gramos de aire

M=WRTPV

W aire=werlenmeyer+aire – w evacuado

W aire=112,563 g – 112,428 gW aire=0,135g

M=(w aire ) (T )(R)

(P )(V )=

(0,135g)(313K )(0.082 atm .lmol .K

)

(1atm)(0,13158 l)=26,33g /mol

%error=|dato experimental – dato teoricodato teorico |×100%error=|26 .33– 28.9626 .33 |×100=9,9%

5) Calcular la densidad del aire a las diferentes temperaturas y hallar la densidad media.Se tiene que la densidad se define como:

ρ= pm×PR×T

ρ a 40° C=(29.68 g

mol ) (1atm )

(0.082 atm× Lmol×K ) (313K )

=1.15 gL=0.00115 g /ml

ρ a55 °C=(29.68 g

mol ) (1atm )

(0.082 atm×Lmol× K ) (328K )

=1.103 gL=0.001103 g/ml

ρ a65 °C=(29.68 g

mol ) (1atm )

(0.082 atm×Lmol× K ) (338K )

=1.07 gL=0.00107 g/ml

ρ a75 °C=(29.68 g

mol ) (1atm )

(0.082 atm×Lmol× K ) (348K )

=1.04 gL=0.004 g/ml

Densidad media = ρm=mv=0.135 g0.131 l

=1.03g /L=0.003g /ml

6) Calcular la densidad a 25°C, por extrapolación grafica y compara el valor obtenido con la teoría.

ρ a 40° C=1,15g /L

ρ a55 °C=1.103 gL

ρ a65 °C=1.07 gL

ρ a75 °C=1.04 gL

X 0 15 30 40°T 40 55 65 75Y= ρ ¿ 1.15 1.103 1.07 1.04

COORDENADAS EN (X, Y) A= (X1, Y1) B= (X2, Y2) A = (0; 1,15) B= (40; 1,04)

FORMULA PENDIENTE: Y = mX + b

Para las coordenadas de A Para las coordenadas de B 1.15 = m (0) + b 1.04 = m (40) + 1.15

1.15 = b (1.04 – 1.15) / 40 = m m= 2,75x10-3

Calculo de densidad a 25° CY= 2.75x10-3 (15) + 1.15 = 1.19

Experimentalmente la densidad del aire 25° C es 1.19 g/ L y el teórico es de 1.18 g/ L

DISCUSIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

Después de ver los resultados obtenidos y compararlos con los teóricos se puede notar que en algunos valores se difiere, pero esto es solo debido a factores que al momento de tomar las mediciones pueden afectar el proceso de medición.Pero se puede ver que la densidad del agua con relación experimental con relación a la teórica no es muy diferente, aunque la densidad dl aire presenta un porcentaje de error muy alto del 10% aproximadamente.

CONCLUSION

Después de haber realizado este proceso se puede concluir que a medida que se aumenta la temperatura dentro de un sistema las moléculas del componente contenido buscaran la forma de pasar aun mayor volumen, y

por ende si el sistema se cuenta con la forma de transferir masa el peso total

de este disminuirá como se pudo ver en los resultados obtenidos.

RECOMENDACIONES

Al estar trabajando con un sistema en fase gaseosa y someterlo aun aumento de temperatura se debe ten rucho cuidado y precisión de cerrar la válvula del erlenmeyer al momento de extraerlo del baño termostático debido a que se podría alterar la cantidad de moléculas de aire dentro de este recipiente.

BIBLIOGRAFIA

http://www.geocities.ws/todolostrabajossallo/fico6.pdf.

CASTELLAN, Gilbert W, Año 1974. Fisicoquímica, Editorial Fondo Educativo, Edición 1a.

LAIDLER, Keith J. - MEISER, John H, Año 2002. Fisicoquímica, Editorial Continental.

ANEXOS

Imágenes del montaje del equipo