8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA

INFORME DE LABORATORIO N4:GASES

INTEGRANTES:RUIZ SALSAVILCA DANNY AXEL20144509BPORTAL ALVARADO LUIS ALBERTO20141036FVILLEGAS CAYCHO DEYVIS 20141045E

CURSO:QUMICA GENERAL (MB 312)

SECCIN:B

FECHA:23/10/2014

PROFESORA:CLARA TURRIATE

INFORME DEL JEFE DE GRUPO

RUIZ SALSAVILCA DANNY AXEL (Jefe de grupo)20144509B 100%Trabaj

PORTAL ALVARADO LUIS ALBERTO20141036F100%

VILLEGAS CAYCHO DEYVIS 20141045E100%

INDICE

1. Objetivos....................42. Fundamento terico...43. Datos de laboratorio..104. Clculos y Resultados..115. Recomendaciones.146. Conclusiones.147. Cuestionario..158. Diagrama de procesos..199. Bibliografa23

1. OBJETIVO

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.

Determinar el volumen molar de un gas.

Ilustrar la ley de Graham comparando las velocidades de difusin de dos sustancias gaseosas; amoniaco y cloruro de hidrgeno.

2. FUNDAMENTO TERICOGASESSe denomina gas al estado de agregacin de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composicin son molculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atraccin, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atraccin entre particulas resultan insignificantes. Es considerado en algunos diccionarios como sinnimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos, ya que el termino de vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurizacin a temperatura constante. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los lquidos y slidos.

Dependiendo de sus contenidos de energa o de las fuerzas que actan, la materia puede estar en un estado o en otro diferente: se ha hablado durante la historia, de un gas ideal o de un slido cristalino perfecto, pero ambos son modelos lmites ideales y, por tanto, no tienen existencia real.En los gases reales no existe un desorden total y absoluto, aunque s un desorden ms o menos grande.

En un gas, las molculas estn en estado de caos y muestran poca respuesta a la gravedad. Se mueven tan rpidamente que se liberan unas de otras. Ocupan entonces un volumen mucho mayor que en los otros estados porque dejan espacios libres intermedios y estn enormemente separadas unas de otras. Por eso es tan fcil comprimir un gas, lo que significa, en este caso, disminuir la distancia entre molculas. El gas carece de forma y de volumen, porque se comprende que donde tenga espacio libre all irn sus molculas errantes y el gas se expandir hasta llenar por completo cualquier recipiente.

LEY DE LOS GASESLEY DEBOYLEEsta ley nos permite relacionarlapresiny elvolumende un gas cuando la temperatura es constante.

La ley de Boyle (conocida tambin como de Boyle y Mariotte) establece que lapresinde un gas en un recipiente cerradoes inversamente proporcional al volumendel recipiente, cuando latemperatura es constante.Lo cual significa que:El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presin que se le aplica:En otras palabras:Si la presin aumenta, el volumen disminuye.Si la presin disminuye, el volumen aumenta.Esto nos conduce a que, si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, elproducto de la presin por el volumen siempre tiene el mismo valor.Matemticamente esto es:

lo cual significa que el producto de la presin por el volumen es constante

LEY DE CHARLESMediante esta ley relacionamos latemperaturay elvolumende un gas cuando mantenemos lapresin constante.Textualmente, la ley afirma que:El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura del gas.En otras palabras:Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.Si disminuye la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye.Como lo descubri Charles, si la cantidad de gas y la presin permanecen constantes, el cociente entre el volumen (V) y la temperatura (T) siempre tiene el mismo valor (K) (es constante).Matemticamente esto se expresa en la frmula

lo cual significa que el cociente entre el volumen y la temperatura es constante.Intentemos ejemplificar:Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1que se encuentra a una temperatura T1. Si aumentamos la temperatura a T2el volumen del gas aumentar hasta V2, y se cumplir que:

que es otra manera de expresar la ley de Charles.

LEY DEGAY-LUSSACEsta ley establece la relacin entre lapresin (P)y latemperatura (T)de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante, y dice textualmente:La presin del gas es directamente proporcional a su temperatura.Esto significa que:Si aumentamos la temperatura, aumentar la presin.Si disminuimos la temperatura, disminuir la presin.Si lo llevamos al plano matemtico, esto queda demostrado con la siguiente ecuacin:

la cual nos indica que el cociente entre la presin y la temperatura siempre tiene el mismo valor; es decir, es constante.Llevemos esto a la prctica y supongamos que tenemos un gas, cuyo volumen (V) no vara, a una presin P1y a una temperatura T1. Para experimentar, variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presin cambiar a P2, y tendr que cumplirse la siguiente ecuacin:

que es la misma Ley de Gay-Lussac expresada de otra forma.Debemos recordar, adems, que esta ley, al igual que la de Charles, est expresada en funcin de la temperatura absoluta, y tal como en la Ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en grados Kelvin

VOLUMEN MOLAR DE LOS GASES

En 1811 Avogadro propuso que En las mismas condiciones de presin y de temperatura, volmenes iguales de gases diferentes contienen el mismo nmero de molculas. De este principio se deduce que 1 mol de cualquier gas ocupa aproximadamente el mismo volumen a 0C y 1 atmsfera (condiciones normales). A este volumen se le denomina, volumen molar a condiciones normales.

Para todos los gases este valor es de 22.414 litros. Para calcular el volumen molar a otras condiciones de presin y temperatura, es necesario aplicar la ecuacin:

PV = nRT

DIFUSIN GASEOSA

Es el fenmeno por el cual las molculas de un gas se distribuyen uniformemente el otro gas. Tambin se establece como la capacidad de las molculas gaseosas para pasar a travs de aberturas pequeas, tales como paredes porosas, de cermica o porcelana que no se halla vidriada.

Ley de la Difusin Gaseosa

Fue establecida por Thomas Graham; quien manifiesta lo siguiente:

en las mismas condiciones de presin y temperatura, las velocidades de difusin de dos gases son inversamente proporcionales a las races cuadradas de sus masas moleculares.

Anlisis:

Llamemos M1 a la masa de las molculas de una especie y M2 a la masa de las molculas de otra especie. Entonces, las energas cinticas promedio de las molculas de cada gas estn dadas por las expresiones:

pues la temperatura es la misma. Dividiendo miembro a miembro tenemos que:

o sea que el cociente de la raz cuadrada del cuadrado de la velocidad media para ambas especies es inversamente proporcional a la masa de esa especie. En frmula:

Como la masa es proporcional a la densidad y el cociente del miembro izquierdo es una medida de la rapidez con que las molculas de una especie se desplazan respecto a las de la otra y esto es justamente el mecanismo subyacente a la difusin, esta ecuacin es la expresin matemtica de la ley de Graham.

3. DATOS DE LABORATORIO

4. CLCULOS Y RESULTADOSEXPERIMENTO 1. COMPROBACION DE LA LEY DE BOYLE Y MARIOTTEPara realizar esto tendremos el siguiente aparato:En dicho aparato se encierra aire en el tubo neumomtrico y se encierra con una tapa de goma. Luego se coloca la pera de nivel a una altura conveniente para que el agua que contiene enrase con el agua del tubo (con el menor error posible). Luego se levanta y desciendo dicha pera a distintas distancias para determinar sus volmenes. Tambin se determinar su presin con la siguiente formula:PAire seco= PBaromtrica + * () - En el tubo donde se encerr el agua posee un sector en el cual tiene medida pero existe un pequeo volumen por lo cual lo medimos con una regla, entonces nuestra lo pasaremos a ml.L (cm) V (ml)2.5 cm 2 ml5.25 cm VMuerto

Por lo que nuestro volumen ser: V= VLedo + VMuertoLuego de realizar las acciones debidas tenemos el siguiente cuadro teniendo en cuenta que: PBaromtrica= 752.95 mmHgT= 293 K (constante)P(20)= 17.5 mmHgDHg= 13.546 g/cm3D= 1 g/cm3

H (variacion de la altura)Volumen de aire (ml)P aire seco (mmHg)P.V. (mmHg-ml)1/V

-3030.7733.23622510.34520.03257329

-1529.8734.34321883.42140.033557047

029.4735.4521622.230.034013605

1529736.55721360.1530.034482759

3028.6737.66421097.19040.034965035

EXPERIMENTO N2.- DETERMINACIN DEL VOLUMEN MOLAR ESTNDAR (C.N) DEL H2 HIDROGENO Mg (s) + 2HCl (ac) MgCl2 (ac) + H2 (g)Presin de laboratorio: 752.95 mmHg Long. (Mg) = 2cmTemperatura de laboratorio: 20 C = 293 KDensidad del Mg: 1.8632 g/metroPv (H2O) a 20 C: 17.5 mmHgVolumen muerto: 2.5 mlVol. (H2 hmedo) = (capacidad de la bureta) + (vol. Muerto) = (25.5 + 2.5) ml = 28mlPt=752.95mmHg = P (H2) + Pv ((H2O) a 20C) P (H2) = 735.45 mmHgCon la frmula: Luego reemplazamos y calculamos el volumen a condiciones normales: V (C.N) =0.02524L

EXPERIMENTO 3: DEMOSTRACIN DE LA LEY DE GRAHAM DE LA DIFUSIN GASEOSAHCl NH3La ecuacin de la reaccin es: NH3(g) +HCl(g) NH4Cl(s)

Reemplazando: Clculo terico

VNH3 / VHCL = 37.5/17 = 0.6825Datos experimentales:LNH3/Reaccion = 16.5 cm

LHCl/Reaccion = 9.5 cm

MHCl = 36.5 g/mol

MNH3 = 17 g/mol

LNH3 / LHCL = VNH3 / VHCL =16.5/9.5 = 0.576Hallando el porcentaje de error:% de Error = 100 - (0.576x100)/0.6825 = 15.6%

5. RECOMENDACIONES Se recomienda lavar los instrumentos a utilizar para un mejor uso.

En el primer experimento manipular con cuidado la ampolla y verificar que no haya escapes de aire en el aparato.

Para el segundo experimento mantener bien cerrada la llave de la bureta, para no derramar lquido.

Al efectuar el tercer experimento tener cuidado de inhalar los gases del NH3 y HCl ya que son perjudiciales para la salud.

6. CONCLUSIONES La ley de Boyle -Mariotte es una simplificacin de la ley de los gases ideales o perfectos particularizada para procesos isotrmicos de una cierta masa de gas constante. Al bajar y subir el mbolo se comprueba que al aumentar el volumen, la presin disminuye. Adems se comprueba que la presin por el volumen es el mismo en todos los casos de la tabla, es decir, es constante. El NH3 tiene mayor velocidad que el HCl al ser ms liviano que ste, por lo que en un mismo tiempo el NH3 se desplaza una mayor distancia que el HCl, demostrando con esto la ley de Graham. El fenmeno de difusin est relacionado con la energa cintica de las molculas.

7. CUESTIONARIOEXPERIMENTO 11. Grafique presin sobre el eje vertical y el volumen sobre el eje horizontal.

2. Grafique presin sobre el eje vertical y 1/volumen sobre el eje horizontal.

3. Analice los 2 grficos y escriba sus conclusionesEn el primer grafico observamos la tendencia de que P.V = cte es decir una isoterma.En el segundo grafico es otra manera de cmo podemos apreciar que como el P.V = cte es decir inversamente proporcional al invertir el volumen nos saldr P/V=cte es decir directamente proporcional4. Que factores pueden influir en que no se obtenga un valor constante para P.V en este experimento.El factor principal es el error mnimo que siempre se comete al medir ya que los sistemas de medicin que utilizamos (regla) no es el ms exacto.EXPERIMENTO 21. Un lquido que se usa en un manmetro tiene una densidad de 0.871 g/ml. Calcule la presin en cm de Hg, si el lquido se eleva a una altura de 60 cm.

Para el clculo utilizaremos la ecuacin siguiente:

Convertimos los datos proporcionados en el problema al S.I.:Densidad del lquido = 0.871 g/ml = 871 kg/m3H= 0.6 mg = 9.81 m/s2

Remplazando los datos en la ecuacin: Ph = ( 871 kg/m3).(9.81 m/ ).(0.6 m)

P= 5126.706 PaAhora convertiremos la presin de pascal a cm de hg.1 pa = 0,0007500617 cmHgPh = 3.91285 cm de Hg

2. Cmo afecta la presin a la densidad de los gases? Explique su respuesta

Segn la ecuacin de los gases ideales: D = PM/TREntonces el aumento y descenso de presin es proporcional a la densidad de los gases, si aumenta la presin aumenta la densidad, porque disminuye el volumen, si la masa es constante.si disminuye la presin disminuye la densidad porque aumenta el volumen.aqu si son notables los aumentos y descenso de la presin en la densidad de los gases.

3. Cuantos gramos de Mg reaccionarn en el experimento 2?= 0.0372 g (terico) Segn la ecuacin el nmero de moles de H2 producido es igual al del Mg que es 1.126*10-3moles, entonces: (real)Eficiencia del 73.58%4. Cul ser el volumen del sistema gaseoso estudiado en el experimento 2 a 20C y 800 mmHg

Volumen= 0.02574L5. Determine el volumen de Hidrogeno obtenido en el Exp. 2 medido a C.N V (C.N) =0.02524L

6. Concuerdan los resultados experimentales con los que predice la ley de Graham? Haga los clculos

Reemplazando: Clculo terico

VNH3 / VHCL = 37.5/17 = 0.6825Datos experimentales:LNH3/Reaccion = 16.5 cm

LHCl/Reaccion = 9.5 cm

MHCl = 36.5 g/mol

MNH3 = 17 g/mol

LNH3 / LHCL = VNH3 / VHCL =16.5/9.5 = 0.576Hallando el porcentaje de error:% de Error = 100 - (0.576x100)/0.6825 = 15.6%Con estos datos concluimos que se aproxima a los clculo tericos y esta aproximacin de debe a que siempre va a ver un error en la medicin.

7.Qu nos indica la formacin de cloruro de amonio en el experimento N3?

Nos indica que los dos compuestos han reaccionado. Por lo tanto gracias a esta reaccin podremos saber en qu punto del tubo se encontraron estos compuestos y as poder determinar las velocidades de cada compuesto.

8.Por qu se deben colocar en forma simultanea los tapones embebidos en HCl y acuoso?Como en el experimento de trata de comprobar la ley de Graham, y esta ley nos dice que las velocidades son inversamente proporcionales a la raz cuadrada de las masas molares de los compuestos; entonces el tiempo de inicio debe ser igual para ambos compuestos, para as medir la distancia recorrida por cada compuesto y poder corroborar esta ley.

8. DIAGRAMAS DEL PROCESOEXPERIMENTO 1. COMPROBACION DE LA LEY DE BOYLE Y MARIOTTE Montar el aparato indicado para el experimento. Se sube y se baja la ampolla de nivel para expulsar las burbujas de aire que puedan Encontrarse en los tubos de goma Levante la ampolla hasta que la diferencia de hacer descender la ampolla por debajo del niveles sea de 50 cm(registrar el volumen nivel de la mes hasta que la diferencia de ocupado por el gas) niveles vuelva a ser 50cm(registrar de nuevo el volumen del gas) EXPERIMENTO N2.- DETERMINACIN DEL VOLUMEN MOLAR ESTNDAR (C.N) DEL H2 HIDROGENO Llenamos un recipiente tubular con agua Medimos 10 ml de HCl 6M con Y lo colocamos en un vaso de 400ml fijado probeta A un soporte Colocamos los 10 ml de HCl 6M luego llenamos la bureta con agua en la bureta destilada hasta la graduacin Colocamos la cinta de magnesio en luego colocamos un pedazo de papel en Forma de U en la boca de la bureta boca de bureta con el dedo ndice Invertimos la bureta y lo introducimos en observamos como se libera el hidrogeno En el recipiente tubular en la bureta Nos aseguramos que est una vez terminada la reaccin desplazamos la Cerrada la llave de la bureta bureta para que este al nivel del agua del recipiente Leemos la graduacin y calculamos el volumen del EXPERIMENTO N3.- DEMOSTRACION DE LA LEY DE GRAHAM DE LA DIFUSION GASEOSA Armamos el equipo limpio y seco colocamos un trozo de algodn en cada Uno de los tapones de agua Agregamos 4 gotas de HCl concentrado en unos de los tapones y al otro agregamos 4 gotas de amoniaco acuoso Observamos el tubo hasta que se forme medimos las distancias desde cada uno deUn anillo blanco de cloruro de amonio los extremo y lo anotamos

9. Bibliografa

Brown, T.L., Le May, H.E., Bursten, B.E. Qumica: la ciencia central. Manual de Laboratorio de Qumica General. Leyes de los gases, recuperado de: http://www.profesorenlinea.cl/fisica/GasesLeyes.htm el 27 de octubre del 2014. Difusin de gases, recuperado de: http://html.rincondelvago.com/difusion-de-gases.html el 27 de octubre del 2014.