Práctica laboratorio: “Diagrama sólido-líquido” Práctica laboratorio ...
Laboratorio de quimica5
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LABORATORIO QUIMICA INGENIERÍA INDUSTRIAL FUP 1 DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR DE UN LÍQUIDO FACILMENTE VAPORIZABLE. RESUMEN: En este trabajo trataremos de determinar la masa molecular del tetracloruro de carbono utilizando para ello un experimento sencillo, realizando mediciones de temperatura, de volúmenes de masas y presión constante. Palabras claves: Gas, volumen, temperatura, densidad, presión atmosférica, peso molecular. Abstract: In this work we try to determine the molecular mass of carbon tetrachloride using a simple experiment, making measurements of temperature, mass and volume constant pressure. Keywords: Gas, volume, temperature, density, air pressure, molecular weight. I INTRODUCCIÓN El estado gaseoso es un estado de la materia que se caracteriza por la ausencia de grandes fuerzas de atracción entre las moléculas, razón por la cual los gases presentan ciertas propiedades físicas tales como su expandibilidad y su facilidad de difusión. .La masa molar de un líquido fácilmente vaporizable se puede determinar a través de la ecuación de estado de los gases ideales, la cual relaciona la presión, la temperatura, el volumen y los moles del gas. Un gas ideal es un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). En esta práctica se determinara la masa molar de un líquido fácilmente vaporizables, tetracloruro de carbono, utilizando la ecuación de estado de los gases ideales. II MARCO TEORICO La masa molecular (gramos por mol) de un compuesto es una de las variables más importantes necesarias para identificar y caracterizar un reactivo. La masa molecular de un compuesto desconocido permite determinar la fórmula molecular del compuesto. La fórmula molecular puede utilizarse para determinar la estructura y las posibles propiedades físicas y químicas del compuesto. Uno de los métodos más antiguos para determinar la masa molecular de un compuesto es el Método Dumas. Este método utiliza un recipiente rígido de volumen determinado. Se mide la presión y temperatura de un líquido volátil y se utiliza la Ley de los gases Ideales para determinar el número de moles de la sustancia. = En esta fórmula, n es el número de moles, P es la presión en atmósferas, V es el volumen en Litros, R es la constante de los gases y T es la temperatura absoluta. Tetracloruro de carbono: Sinónimos: Tetraclorometano/ Perclorometano Fórmula: CCl4 Aspecto y color: Líquido incoloro. Olor: Característico. Presión de vapor: 12.2 kPa a 20ºC Densidad relativa (agua =1): 1.59 Densidad relativa de vapor (aire=1): 5.3 Solubilidad en agua: 0.1 g/ 100 ml a 20ºC Punto de ebullición: 76.5ºC Punto de fusión: -23ºC Peso molecular: 153.8 Densidad: La densidad da la relación masa - volumen de una sustancia. Es una propiedad intensiva, por lo tanto característica de cada sustancia y sirve para identificarla. d = m/ V Las unidades más utilizadas son g/l (especialmente para gases), g/ml, g/cm3, etc. Volumen: El volumen es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo y, como tal, tiene una amplia aplicación en Química. La unidad fundamental del volumen en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro cúbico (m3) que equivale a mil litros (1000 L). En química no se utilizan estas cantidades tan grandes, las unidades más utilizadas en el laboratorio son el litro (L) y el mililitro (ml). Masa: Masa es un concepto que identifica a aquella magnitud de carácter físico que permite indicar la cantidad de materia contenida en un cuerpo. Dentro del Sistema Internacional, su unidad es el kilogramo (kg.). Propiedades de líquidos y gases: Los líquidos y los gases son diferentes entre si, pero juntos conforman lo que se conoce como fluidos, denominados así por su capacidad de fluir o escurrir. En los líquidos, los átomos se encuentran más alejados unos de otros, en comparación con los átomos de un
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laboratorio practica de química determinación peso molecular de un liquido fácilmente vaporizable
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LABORATORIO QUIMICA INGENIERÍA INDUSTRIAL FUP
1
DETERMINACIÓN DEL PESO
MOLECULAR DE UN LÍQUIDO
FACILMENTE VAPORIZABLE.
RESUMEN: En este trabajo trataremos de determinar
la masa molecular del tetracloruro de carbono
utilizando para ello un experimento sencillo, realizando
mediciones de temperatura, de volúmenes de masas y
presión constante.
Palabras claves: Gas, volumen, temperatura, densidad,
presión atmosférica, peso molecular.
Abstract: In this work we try to determine the molecular
mass of carbon tetrachloride using a simple experiment,
making measurements of temperature, mass and volume
constant pressure.
Keywords: Gas, volume, temperature, density, air
pressure, molecular weight.
I INTRODUCCIÓN
El estado gaseoso es un estado de la materia que se
caracteriza por la ausencia de grandes fuerzas de
atracción entre las moléculas, razón por la cual los gases
presentan ciertas propiedades físicas tales como su
expandibilidad y su facilidad de difusión.
.La masa molar de un líquido fácilmente vaporizable se
puede determinar a través de la ecuación de estado de
los gases ideales, la cual relaciona la presión, la
temperatura, el volumen y los moles del gas. Un gas
ideal es un gas hipotético formado por partículas
puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos
choques son perfectamente elásticos (conservación de
momento y energía cinética).
En esta práctica se determinara la masa molar de un
líquido fácilmente vaporizables, tetracloruro de carbono,
utilizando la ecuación de estado de los gases ideales.
II MARCO TEORICO
La masa molecular (gramos por mol) de un compuesto
es una de las variables más importantes necesarias para
identificar y caracterizar un reactivo. La masa molecular
de un compuesto desconocido permite determinar la
fórmula molecular del compuesto. La fórmula molecular
puede utilizarse para determinar la estructura y las
posibles propiedades físicas y químicas del compuesto.
Uno de los métodos más antiguos para determinar la
masa molecular de un compuesto es el Método Dumas.
Este método utiliza un recipiente rígido de volumen
determinado. Se mide la presión y temperatura de un
líquido volátil y se utiliza la Ley de los gases Ideales
para determinar el número de moles de la sustancia.
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇
En esta fórmula, n es el número de moles, P es la
presión en atmósferas, V es el volumen en Litros, R es la
constante de los gases y T es la temperatura absoluta.
Tetracloruro de carbono:
Sinónimos: Tetraclorometano/ Perclorometano
Fórmula: CCl4
Aspecto y color: Líquido incoloro.
Olor: Característico.
Presión de vapor: 12.2 kPa a 20ºC
Densidad relativa (agua =1): 1.59
Densidad relativa de vapor (aire=1): 5.3
Solubilidad en agua: 0.1 g/ 100 ml a 20ºC
Punto de ebullición: 76.5ºC
Punto de fusión: -23ºC
Peso molecular: 153.8
Densidad:
La densidad da la relación masa - volumen de una
sustancia. Es una propiedad intensiva, por lo tanto
característica de cada sustancia y sirve para identificarla.
d = m/ V
Las unidades más utilizadas son g/l (especialmente para
gases), g/ml, g/cm3, etc.
Volumen: El volumen es una magnitud definida como el espacio
ocupado por un cuerpo y, como tal, tiene una amplia
aplicación en Química.
La unidad fundamental del volumen en el Sistema
Internacional (S.I.) es el metro cúbico (m3) que equivale
a mil litros (1000 L). En química no se utilizan estas
cantidades tan grandes, las unidades más utilizadas en el
laboratorio son el litro (L) y el mililitro (ml).
Masa:
Masa es un concepto que identifica a aquella magnitud
de carácter físico que permite indicar la cantidad de
materia contenida en un cuerpo. Dentro del Sistema
Internacional, su unidad es el kilogramo (kg.).
Propiedades de líquidos y gases: Los líquidos y los gases son diferentes entre si, pero
juntos conforman lo que se conoce como fluidos,
denominados así por su capacidad de fluir o escurrir.
En los líquidos, los átomos se encuentran más alejados
unos de otros, en comparación con los átomos de un
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solido y, por tanto, las fuerzas de cohesión que existen
entre ellos son más débiles. Los átomos vibran con
mayor libertad que en los sólidos, permitiendo que
sufran pequeñas traslaciones en el interior del líquido.
Los líquidos pueden escurrir o fluir con notable
facilidad, no ofrecen resistencia a la penetración y
toman la forma del recipiente que los contiene. Las
moléculas, al igual que las de los sólidos amorfos, no se
encuentran distribuidas en forma ordenada.
En los gases, la separación entre las moléculas es mucho
mayor que en los sólidos y en los líquidos, siendo
prácticamente nula la fuerza de cohesión entre dichas
partículas, las cuales se mueven en todas direcciones,
haciendo que los gases no posean forma definida y
ocupen siempre el volumen total del recipiente en donde
se hallan contenidos.
Los gases son muy compresibles, porque son capaces de
reducir su volumen cuando se les aplica una fuerza, por
lo que se les considera elásticos, mientras que los
líquidos son prácticamente incompresibles, puesto que
conservan su volumen fijo, siempre que no se altere su
temperatura.
III METODOLOGIA
Materiales
1 Erlenmeyer 125 ml Papel aluminio 1 Beaker de 500 ml 1 Mechero 1 Probeta de 100 ml 1 pinza 1 Aro 1 Rejilla 1 Termómetro 1 Balanza digital
Reactivo Tetracloruro de carbono 𝑪𝑪𝒍𝟒
Procedimiento
1. Recortamos un cuadrado de 6 cm de papel aluminio,
para tapar el Erlenmeyer.
2. Con la punta de un lápiz bien afilado, perforamos un
agujero muy pequeño en el centro de la tapa.
3. Pesamos el Erlenmeyer (limpio y seco) tapado en la
balanza y tomamos el dato.
4. Destapamos el Erlenmeyer y agregamos 4 ml de
tetracloruro de carbono, lo tapamos de nuevo, lo
pesamos y procedemos a colocarlo en un baño maría por
4 minutos.
5. Tomamos la temperatura del agua cuando alcance su
punto de ebullición.
6. Retiramos el Erlenmeyer del baño maría, lo enfriamos
sumergiéndolo en agua fría.
7. Secamos el Erlenmeyer, incluyendo la tapa, pesamos
nuevamente y tomamos el dato.
8. Llenamos el Erlenmeyer completamente con agua,
procedemos a verterlo en la probeta para medir el
volumen.
1-Peso Erlenmeyer vacío
2-Peso Erlenmeyer con 𝑪𝑪𝒍𝟒
3-Baño maría
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4-A punto de ebullición
5-Tomamos temperatura de agua
6-Medimos volumen
IV RESULTADO Y DISCUSIÓN
Tabla 1
Tetracloruro de carbono
Peso Erlenmeyer vacío (g) 90,94
Peso Erlenmeyer 𝑪𝑪𝒍𝟒(g) 97,10
Peso posterior al baño maría (g) 91,64
Temperatura (°C) 90
Volumen probeta (ml) 151
1. ¿Cuál es el peso molecular teórico del
tetracloruro de carbono?
𝐶 = 1 × 12 = 12
𝐶𝑙 = 4 × 35,453 = 141,812
𝑃𝑀 − 𝐶𝐶𝑙4 = 153,8 𝑔 𝑚𝑜𝑙⁄
2. ¿Cuál es la presión atmosférica de Popayán?
600 mmhg
3. Calcular el volumen que ocupa el vapor a
condiciones normales (0°C y 760 mmHg).
𝑉 =𝑛𝑅𝑇
𝑃
𝑉 =1 𝑚𝑜𝑙(0,082 𝐿. 𝑎𝑡𝑚 𝐾. 𝑚𝑜𝑙)273,15𝐾⁄
1 𝑎𝑡𝑚
𝑉 = 22,4 𝐿
4. Calcular el número de moles de vapor.
Pasamos ml a l
151𝑚𝑙 × 1𝐿
1000𝑚𝑙= 0,151𝐿
𝑉 = 0,151𝐿
Pasamos °C a °K
273,15 + 90 = 363,15𝐾
𝑇 = 363,15𝐾
Pasamos mmhg a atm
1𝑎𝑡𝑚 × 600𝑚𝑚ℎ𝑔
760𝑚𝑚ℎ𝑔= 0,789𝑎𝑡𝑚
𝑃 = 0,789𝑎𝑡𝑚
Hallamos el peso experimental
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑓 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖
91,64𝑔 − 90,94𝑔 = 0,7 𝑔
𝑊 = 0,7 𝑔
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5. Calcular el peso molecular del líquido
fácilmente vaporizable.
𝑀 =𝑊. 𝑅. 𝑇
𝑃. 𝑉
𝑀 =0,7𝑔(0,082 𝐿. 𝑎𝑡𝑚 𝐾. 𝑚𝑜𝑙)363,15𝐾⁄
0,789𝑎𝑡𝑚 × 0,151𝐿
𝑀 = 174,96 𝑔/𝑚𝑜𝑙
6. Conociendo el peso molecular del líquido
fácilmente vaporizable, calcule el porcentaje de
error.
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =𝑝𝑒𝑠𝑜/𝑒𝑥𝑝 − 𝑝𝑒𝑠𝑜/𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑝𝑒𝑠𝑜/𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜× 100
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =174,96 − 153,8𝑔
153,8× 100
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 13,7%
7. ¿Cuál es el objeto del agujero en el papel
aluminio?
El agujero se hace con la finalidad de mantener la
presión dentro del balón igual ala presión atmosférica.
8. ¿Qué posibles errores podrían darse?
Los errores más comunes que pueden darse son al
momento de medir los pesos del Erlenmeyer antes y
después del proceso, así como la medida de la
temperatura inmediatamente después de la
ebullición del líquido fácilmente vaporizable. Otro
posible error es que se deje mal tapado el
Erlenmeyer, permitiendo el escape del gas que se
encuentra en el interior del balón.
VI CONCLUSIONES
Se determino que las ecuaciones de estado son útiles al
momento de predecir el comportamiento de los gases.
Se observo que la ecuación de los gases ideales relaciona
variables termodinámicas relativamente fáciles de medir,
tales como la temperatura, la presión y el volumen.
Se pudo observar durante la práctica, que el líquido volátil
se convirtió en vapor antes de que el agua del vaso
precipitado empezara a ebullir, lo cual deducimos que el
líquido volátil se sobrecalentó para que las partículas de
vapor formadas del líquido volátil desplazaran las
moléculas de aire por la abertura que había sobre el papel
aluminio gracias a su gran movimiento generaron una alta
presión sobre las moléculas de aire.
Podemos decir que el punto de ebullición del agua debe
ser mayor al de la sustancia volátil o igual ya que de lo
contrario podría alterar los resultados, ya que el liquido
volátil no se evaporaría por completo ni extraería el exceso
de gas que hay dentro del Erlenmeyer que es el aire y esto
haría que no pudiéramos encontrar el valor verdadero del
peso molecular de la sustancia volátil.
REFERENCIAS
(1)Guía laboratorio biólogo Arnol Arias
(2)www.pps.k12.or.us/district/depts/edmedi
a/videoteca/.../SEC_62.HTM
