Practica # 3 Ley de Charles y Gay- Lussac

GUIAS DE PRACTICA EN LABORATORIO

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LEY DE CHARLES Y GAY- LUSSACAprobado por:

1. Autor

Nombre del Docente: Rafael Rodrigo Correa Turizo.

Perfil Profesional: Químico de la Universidad de Cartagena con capacidad de desempeñar labores en la investigación, diseño, elaboración, desarrollo, producción y control de productos químicos, nuevos materiales, a su vez, la organización, dirección, control y planificación de programas de investigación al igual que la obtención, evaluación y producción de materiales químicos (exceptuando medicamentos).

Capacidad de liderazgo. Buen manejo de relaciones interpersonales. Capacidad de dirigir, organizar y planificar proyectos de investigación en el

área de la ciencia. Promover y dirigir el Desarrollo de la Investigación Básica y Aplicada en las

Áreas de la Química y Afines. Experiencia en docencia Universitaria

Programa Adscrito: Tecnología en Control de CalidadDatos de Contacto: [email protected]

2. Generalidades

Jaques Charles, un físico francés, nota la relación sencilla entre el volumen de un gas y la temperatura. Observo que el volumen de cualquier gas se duplica cuando la temperatura se aumenta de 0ºC a 273.15 ºC ( a presión constante), Ver figura 1. Similarmente encontró que el volumen disminuiría en 1/273.15 si se disminuía la temperatura un grado Celsius a partir de 0ºC.

Este descubrimiento parece indicado que, a -273.15 ºC, un gas no tendría volumen o desaparecería. Esta temperatura se llama cero absoluto. Sin embargo, todos los gases se convierten en líquido antes de que se puedan enfriar a esa temperatura, además las relaciones de Charles no son válidas para explicar el comportamiento de los líquidos ni de sólidos.

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Figura #1. Grafica de la Ley de Charles

3. Objetivo de la práctica Encontrar la relación entre el volumen y la temperatura de un gas a presión

constante Interpretar la Ley de Charles a partir de la construcción de una grafica de

volumen contra temperatura. Desarrollar las habilidades en el manejo del material y equipo de laboratorio

para el diseño de una demostración experimental.

4. Marco Teórico

Charles descubrió que si la cantidad de gas y la presión permanece constante, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente que los contienen. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayo. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen.


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Matemáticamente podemos expresarla así:

VT

=K

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si se varía el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2 y se cumplirá:

V 1T 1

=V 2T 2

5. Metodología

5.1 Materiales, equipos y/ o reactivos

Probeta graduada de 100 mL Vaso de Precipitado de 500 mL Erlenmeyer de 250 mL Termómetro de 360 ºC Anillo Metálico Soporte Universal Pinzas de dos o tres dedos Jeringa de Plástico Tapón de hule mono horadado Regla Graduada Agua Hielo

5.2 Procedimiento

1. Inserte la aguja de la jeringa en el tapón de hule mono horadado de manera que atraviese el tapón y puede estar dentro del erlenmeyer cuando el tapón sea colocado en boca.

2. Inserte el termómetro en el orificio del tapón y ajuste su posición de manara que cuando tape el erlenmeyer, el bulbo del termómetro se encuentre en el


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centro de volumen. El termómetro debe quedar justo en el orificio para no permitir fugas de gas.

3. Medir el volumen total del aire contenido dentro del erlenmeyer de la siguiente manera: Agregue agua al matraz hasta el borde y tápelo con el tapón que se prepara. Una pequeña cantidad de agua será derramada por la aguja y por los bordes donde sella el tapón; no importa, lo importante es que el tapón esté bien embonado en el erlenmeyer y no haya burbujas de aire en el interior del matraz.

4. Seque el exceso de agua externa con el papel secante y mida en la probeta graduada, sin derramar, el volumen de agua que le cupo. Este volumen será el mismo que ocupa el aire. Anote sus mediciones.

5. Seque muy bien el agua del erlenmeyer y el tapón6. Vuelva a tapar firmemente el matraz con el tapón. Debe quedar bien sellado

para evitar fugas de aire en el experimento.7. Monte el sistema montado en la figura 2.8. Coloque hielo picado ene l vaso de 500 mL y sumerja el erlenmeyer de

manera que quede cubierto la mayor parte de éste.9. Mantenga el baño de hielo hasta que observe que se estabiliza la

temperatura interna del erlenmeyer o llegue a la temperatura mínima. Recuerde que por ser baño de hielo debe llagar a la 0ºC aproximadamente.

10.Saca todo el aire de la jeringa y conéctala a la aguja del sistema.11.Retire el baño de hielo y permita que la temperatura del erlenmeyer

aumente gradualmente hasta temperatura ambiente. En cada 5 ºC de aumento de temperatura observa el volumen de la jeringa. Si el desplazamiento del embolo es muy rápido, mida el volumen en intervalos más cortos de 2 o 3ºc.

12.Puede medir temperaturas por encima de la temperatura ambiente si rodea el erlenmeyer con las manos, o si utiliza un mechero.

13.Una vez que hayan llagado a la temperatura ambiente o algunos grados por encima de la temperatura ambiente, vuelva a colocar el baño de hielo al matraz yt corrobore el volumen del aire a una temperatura inferior que haya medido.

14.Realice una grafica de Volumen versus temperatura y extrapole los puntos hasta tener V=0. Qué temperatura corresponde?


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Figura # 2. Montaje para realizar el Experimento de Charles

5.3 Precauciones o riesgos de la práctica

Si se derrama un reactivo o mezcla, limpiarlo inmediatamente. Leer las etiquetas, fichas de seguridad para el adecuado manejo de los

productos químicos a utilizar. El uso de guantes, gafas y bata de seguridad es necesario en el laboratorio Si se produce un accidente avisar inmediatamente al profesor. Si alguna sustancia química salpica o cae en la piel, en los ojos, lavar

inmediatamente con abundante agua y avisar al profesor. Evitar bromas y juegos en el laboratorio que puedan atentar contra su

compañero y ocasione un accidente. Trabajar bajo una campana de extracción cuando se produzcan vapores

tóxicos.

6. Condiciones para la realización de la prácticaEl laboratorio debe contar con una adecuada ventilación e iluminación para el desarrollo de la misma con una intensidad de 2 horas.


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7. Situaciones problémicasTabla 1. Datos y resultados de la Ley de LEY DE CHARLES Y GAY- LUSSAC

Temperatura (ºC) Temperatura (K) Volumen (mL)

1 2 1 2 1 2

0 0

5 5

10 10

15 15

20 20

CUESTIONARIO

1. Tomar los valores experimentales de Volumen y Temperatura y determinar el valor de k en la ecuación Temp= m (Vol) + b, utilizando el método de los mínimos cuadrados. (El valor de la pendiente m corresponde al valor de k).

2. Conocido el valor de k, encontrar los valores de Vol de la ecuación Temp.Vol. = k para los siguientes valores de V: 10, 20, 50, 70, 100, 120, 140, 160, 180 y 200 mL. Obtener un gráfico en papel milimetrado de Temp versus Vol, ¿Qué se puede concluir?

8. Resultados y conclusiones de la prácticaEl estudiante debe presentar informe de laboratorio en el modelo sugerido.

9. Referencias bibliográficasAmerican Chemical Society (2007). Química un proyecto de la ACS. Barcelona. Editorial Reverté.

Brown, T; Lemay,E & Bursten,Bruce (2009). Química la Ciencia Central. 11ª ed.. México. Prentice Hall.

Chang R. (2010).Química. Decima Edición. México. Mc Graw Hill.


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Corrales F.(2007). Manual de experimentos de laboratorio para química I y II. Segunda Edición. Costa Rica. Universidad Estatal a Distancia de San Jose.

Ebbling D.& Gammon S.(2010). Química General. Novena Edición. México. Cengage Learning.

Lambis A., Meriño L.(2007). Química General e Industrial. Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco.

Mendoza L. (2006). Química General. Manual de prácticas de laboratorio. Sexta Edición. Santo Domingo. Búho.

Osorio G. (2009). Manual de técnicas de laboratorio. Primera Edición. Medellín. Universidad de Antioquia.

Petrucci, R; Harwood, W & Herring, G. Química General (2003). 8ª ed. Madrid. Prentice Hall.

Sánchez B. (1997). Manual de laboratorio de química general. Universidad de Cartagena.

10. CONTROL DE CAMBIOS

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