laboratorio de gases

OBJETIVOS:

- Comprender la definición de la presión como una definición muy importante de las sustancias químicas puras y de las mezclas y como hallarlas.

- Comprender las características de un gas.

- Interpretar las leyes experimentales de los gases y realizar cálculos con dichas leyes que rigen a los gases.

- Comprender en la práctica la importancia de los gases húmedos o gases recogidos sobre un líquido.

- Ser capaz de diferenciar un gas real de un gas ideal.

- Entender la ley de difusión gaseosa y su gran utilidad para calcular experimentalmente la relación entre sus velocidades y sus respectivas distancias recorridas.

- Verificar la ley de Graham contrastando las velocidades de dos sustancias gaseosas (NH3) y el cloruro de hidrógeno (HCl).

Facultad de Ingeniería Civil Página 1

EXPERIENCIA Nº 1: “COMPROBACIÓN DE LA LEY DE BOYLE Y MARIOTTE”

a) Para empezar con dicha experiencia, primero debemos tener en cuenta que el equipo esté en buenas condiciones; luego que el líquido del tubo neumométrico y de la pera estén al mismo nivel.

b) Una vez verificado lo anterior, se procede con las mediciones. Estas mediciones serán el resultado de hacer variar un Δh los niveles del líquido del tubo y de la pera.


A las condiciones de laboratorio, se obtiene los siguientes resultados para cada Δh :

P1 . P1 = P2 . V2 = K VMUERTO :4ml

Nº ∆ h ( cmdeagua) Volumen de airehúmedo(ml)

PAIRE SECO mm Hg P.V=cte.

1 0 37.5 737.3 27648.752 10 37.1 744.65 27626.513 20 36.75 752.005 27636.184 30 36.4 759.358 27640.635 -10 37.85 729.94 27628.226 -20 38.30 722.50 27671.757 -30 38.70 715.29 27681.72

PAIRESECO+PVAPORDE AGUA=P ¿̄+PMAN¿

PMAN=(ρagua/ ρmercurio)h x 10

Entonces:

PAIRESECO= P¿̄ ¿ – PVAPORDE AGUA + (ρ a gua/ ρmercurio ¿hx10

POR MEDICIONES EN EL LABORATORIO: P¿̄ ¿= 754 mm Hg

P19ºVAPOR DE AGUA = 18.7mm Hg

T = 292 K

EXPERIENCIA Nº2: “DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN MOLAR ESTÁNDAR (C.N.) DEL HIDROGENO”

a) Llenar la bureta (25ml) con 10ml de HCl, luego llenarla con agua.


b) Seguidamente colocar una cinta de Mg, previamente tiene que haber sido doblada en forma de U, para después colocarla en la boca de la bureta y luego colocar un papel húmedo, para facilitar su adherencia a la bureta.

c) Una vez colocado el papel, se debe dar vuelta a la bureta e introducirlo a un recipiente tubular preparado previamente.

Observamos el hidrogeno generado por la reacción:


Mg (S )+2HCl(ac)⟶Mg+2(ac)+2Cl−1(ac)+H 2(g)

Mg (S )+2HCl⟶MgCl 2(ac )+H 2↑d) Cuando todo el Mg se ha disuelto, desplazar suavemente hacia arriba o hacia abajo

la bureta para igualar los niveles de agua de la bureta y el del recipiente.

T lab = 292K

Vol. (gas húmedo) =23.2 mlP1 =754.0mmHg

Para calcular el volumen del H2 (gas seco) a C.N. aplicaremos la ley general de los gases ideales. Para una cierta masa de H2 definida.P1.V1/T1 = P2.V2/T2

(Laboratorio) C.N.T=292 V=23.2 mlP=737.5 mmHg V2= 22.6 mlDe la ecuación:

Mg (S )+2HCl⟶MgCl (ac)+H 2↑ ρlineal Mg = 0.01445g/cm Longitud =1.6cm

∴m Mg= 0.02312 g

1 mol Mg --------------> 1mol H2

0.02312/23.2mol Mg --------------> XX= 9.965x10−4mol H2(experimental)

V2---------->9.965x10−4mol H2

V (exp. a C.N.) ----------> 1 mol V (exp. a C.N.) = 22.77 L

% error = ǀ1− Vexp aC .NV teo.aC . N

ǀ x100% =1.65178 %

EXPERIENCIA 3º: “DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE GRAHAM DE DIFUSIÓN GASEOSA”


a) En un tapón colocar HCl y en el otro colocar NH3, previamente dichos tapones deben tener algodón en sus interiores.

b) Colocar los tapones en los extremos del tubo de vidrio.

Observar cuidadosamente la superficie interna del tubo hasta ubicar en que lugar se forma un anillo de color blanco de NH4Cl(s)

Teorico:

vNH 3

vHCL=√ MHCL

MNH 3

= √ 36.517 = 1.46528

Experimental:

vNH 3

vHCL =

DNH 3

DHCL = 17.612.1

= 1.4545

%error = (1 - 1.45451.46528

)100%

%error =0.7357%

CONCLUSIONES: En el experimento N1 podemos apreciar que mientras aumentamos la presión el

volumen del gas disminuye , todo este proceso es a temperatura constante En el experimento N2 se puede apreciar que la cinta de magnesio se consume ,

liberándose H2(g) en la parte superior de la bureta invertida el nivel del agua en la bureta desciende mientras que en probeta asciende , una ves de consumirse el magnesio se calcula el volumen del gas húmedo

En el experimento N3 se aprecia que las velocidades de difusión de los gases son diferentes y son proporcionales al recorrido experimentado por los gases y así


mismo cumpliéndose la ley de Graham ya que nos dice que mayor peso molecular será menor distancia desplazada por los gases

La presión de un liquido no depende de la forma del recipiente que lo contiene, solo depende de la profundidad o altura del liquido y la naturaleza de éste.

La expansión de un gas explica que todo gas ocupa el volumen del recipiente que lo contiene debido a la alta energía cinética traslacional de sus moléculas.

La presión de un gas depende básicamente de 2 factores :el nº de moléculas que colisionan en cierta área y la fuerza con que choca o colisiona cada molécula.

La difusión consiste en que las moléculas de un gas se trasladan a través de otro cuerpo material (solido líquido o gas), debido a su alta energía cinética y alta entropía (desorden molecular).

Un gas ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene, por lo tanto el volumen del gas es igual a la capacidad del recipiente.

Las moléculas de un gas ideal son puntuales, es decir son de forma esférica y de dimensión (volumen) despreciable; están en movimiento continuo, rápido y al azar, describiendo trayectorias rectilíneas y lo choque intermoleculares y contra las paredes del recipiente son perfectamente elásticos, es decir, no hay una pérdida de energía neta en la energía cinética total de las moléculas.

CUESTONARIO

Grafique la presión sobre el eje vertical y el volumen sobre el eje horizontal. Uno de los puntos obtenidos de la experiencia del laboratorio y trace la curva más apropiada, considerando la función P.V=cte (promedio obtenido de la experiencia)

PRESIÓN 737.3 744.65 752.005 759.358 729.94 722.5 715.29

VOLUMEN 37.5 37.1 36.75 36.4 37.85 38.3 38.7


36 36.5 37 37.5 38 38.5 39690

700

710

720

730

740

750

760

770

GRÁFICA

En el mismo grafico anterior, con un color diferente graficar P versus 1/V. tenga cuidado que su nueva escala horizontal parta de 1/V = 0 en el eje Y. trace la línea recta más apropiada.

PRESIÓN 737.3 744.65 752.005 759.358 729.94 722.5 715.29

1/VOLUMEN 0.0267 0.02695 0.0272 0.0275 0.0264 0.026 0.0258

Analice los dos gráficos y escriba sus conclusiones con respeto a P.V Y 1/V

Notamos que la curva en la gráfica P.V se asemeja a una curva decreciente y se comprueba que la presión y volumen son inversamente proporcionales y la gráfica P.1/V, a una línea creciente con esto nos damos cuenta que la presión y el 1/volumen son directamente proporcionales.

¿Cuál será el volumen del sistema gaseoso estudiado en el experimento 2 a 20° c y 800mmHg?

Concuerda los resultados experimentales con los que predice la ley de Graham. Haga los cálculos.


0.0255 0.026 0.0265 0.027 0.0275 0.028690700710720730740750760770

GRÁFICA

-------------------- = CTE P.V

T

=732.9 X 23.8 800.V.x 296 293

Vx = 21.5828

Teorico:

vNH 3

vHCL=√ MHCL

MNH 3

= √ 36.517 = 1.46528

Experimental:

vNH 3

vHCL =

DNH 3

DHCL = 17.612.1

= 1.4545

TEMA DE INVESTIGACIÓN

Pasos para construir un barómetro para medir la presión:

Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica, es decir, el peso que ejerce la atmósfera que se encuentra por encima nuestra, por unidad de superficie. En 1643, Evangelista Torricelli, atendiendo una sugerencia formulada por Galileo Galilei (inventor del telescopio), llenó con mercurio un tubo de vidrio y lo invirtió sobre un plato. Comprobó entonces que el mercurio no se escapaba, permaneciendo una columna de 760 mm en un día despejado a nivel del mar, y observó que en el espacio existente por encima del metal se creaba el vacío.

Los barómetros se utilizan para determinar el estado de la atmósfera y así realizar predicciones meteorológicas. Las altas presiones se corresponden con la ausencia de precipitaciones, mientras que las bajas presiones indican tormentas y borrascas. Esto es así porque la mayor presión atmosférica impide la formación de núcleos nubosos y/o precipitaciones, mientras que las borrascas se forman cuando un frente de aire cálido es atrapado por un frente frío, que al enfriarse deja cielos nubosos, y con ello lluvias y lloviznas.

Barómetro Elástico Casero

Con nuestro sencillo barómetro casero dispondremos de una sencilla estación meteorológica, con la que podamos predecir el tiempo de una forma simple.

Material Necesario

• Un vaso o bote de cristal, con la boca lo más grande mejor. • Un globo de plástico grande. • Una pajita. Cuanto más larga, más precisión obtendrás en la medida. • Una goma elástica. • Pegamento • Una hoja de papel.


2. Usa la parte superior del globo de plástico.

3. Fijación del globo mediante goma elástica.

4. Colocación de la pajita sobre el globo.

Instrucciones

1. Infla el globo de plástico para que se estire y desínflalo. Así será más sensible a las pequeñas variaciones de presión al haber perdido parte de su resistencia elástica.

2. Corta el globo en dos partes, utilizando la redonda.

3. Sitúa la parte redonda del globo tapando la boca del vaso. Asegúralo rodeándolo con la goma elástica.

4. Corta los dos extremos de la pajita de forma oblicua. Pega un extremo de la pajita en el centro de la tapa de globo por uno de sus extremos, utilizando el pegamento.

5. Fija la cartulina sobre la pared y sitúa el barómetro de tal forma que el extremo de la pajita esté delante de la cartulina.

6. Marca el nivel de la pajita en la cartulina, indicando el tiempo que hay existente.


Explicación

Las altas presiones o ausencia de nubes aplastarán el plástico haciendo que el extremo de la pajita, por efecto palanca, esté en la parte superior. A medida que la presión baja (llegada de una borrasca), el indicador irá bajando, indicando que llegan días nublados y lluviosos.

Las variaciones de temperatura también influyen en nuestro barómetro. Por ello, no es conveniente dejar el barómetro en contacto directo con la luz del sol ya que esto provocará un aumento de temperatura, haciendo que el aire del interior del vaso se expanda, lo que provocará que el indicador baje, contradiciendo lo anteriormente explicado. Así, intenta tomar las medidas a una misma hora del día, para contar con temperaturas similares.

Barómetro de Agua

Material necesario

• Un plato hondo • Una botella de plástico • Una cartulina • Pegamento

Instrucciones

1. Pega verticalmente una tira de cartulina en la botella.

2. Llena el plato con agua hasta la mitad.

3. Realiza un agujero pequeño en el lateral de la boca de la botella.

4. Echa agua en la botella hasta llenarla 3/4 partes.

5. Tapa la botella y dale la vuelta, colocándola de una forma invertida en el plato.

6. Marca el nivel del agua en la cartulina, una vez que se ha estabilizado.


El peso de la columna de líquido se equilibra con la presión que ejerce la atmósfera sobre el líquido del plato...

Explicación

Nada más dejar la botella sobre el plato lleno de agua, el agua baja hasta que se mantiene estabiliza. Esto es así porque la presión atmosférica ejerce su acción sobre el agua del plato, oponiéndose a que la totalidad del agua de la botella se vacíe en el plato. El nivel dentro de la botella subirá cuando la presión atmosférica aumente, lo que indicará la presencia de un anticiclón y tiempo soleado. En caso contrario bajará.

Aunque las variaciones de temperatura también influyen en nuestro barómetro, al tratarse de agua líquida, estas variaciones son inapreciables siempre y cuando la temperatura sea tan baja (< 0ºC) o tan alta (> 100ºC) que se produzca el cambio de estado a sólido o gaseoso, respectivamente.

BIBLIOGRAFÍA:

Manual de laboratorio de Química.http://www.ideam.gov.co/ninos/at_ac01.htm http://www.ciese.org/curriculum/weatherproj2/es/docs/barometro.shtml www.educar.org/articulos/ laboratorioquimica .asp laboratorio-quimico.blogspot.com/labquimica.wordpress.com/guindo.pntic.mec.es/.../Anexo4-Seguridad.en.los.laboratorios.pdf


http://www.educar.org/articulos/laboratorioquimica.asp

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