práct. 3 determinación de la masa molar de un líquido volátil tr s

8/18/2019 Práct. 3 Determinación de La Masa Molar de Un Líquido Volátil TR S

1/9

ráctica 3: Determine la masa molar de un

líquido volátil

regunta Conductora

¿Cómo se puede medir el peso de la fórmula de un líquido volátil a través de la Ley del Gas Ideal?

Antecedentes

El método Dumas de determinación de la masa molar implica la medición de la masa del vapor

condensado de un líquido volátil. Esto se hace bajo condiciones controladas, con volumen

conocido, la presión y la temperatura. Se añade una pequeña muestra de líquido con un bajo

punto de ebullición a un matraz Erlenmeyer con una masa previamente medida. El matraz

Erlenmeyer se sumerge en un baño de agua caliente. Conforme se evapora la muestra, el aire se

limpia del matraz. Cuando toda la muestra se haya evaporado, el matraz contiene sólo el vaporde la sustancia desconocida. En ese momento, el matraz se enfría, y se condensa el vapor. Su

masa sepuede determinar por volver a la medición de la masa del matraz.

La Ley del Gas Ideal está dada por la ecuación:

= pV nRT

donde

p = la presión del gas (Pa)

V = volumen de la muestra de gas (m3)

n= el número de moles de gas presentes (mol)

T= la temperatura de la muestra (K)

R = constante de la Ley de gases ideales, que es 8.314 J mol –1 K –1

Esta relación describe muy bien el comportamiento de los gases a presiones ordinarias y a

temperaturas moderadas.

El número de moles de una sustancia es igual a la masa de la sustancia dividida por la masa de

un mol de dicha sustancia:

mn FW

=

donde

m = masa de la muestra (g)

1


2/9

FW = la masa molar, o peso de la fórmula, de la sustancia (g / mol)

Sustituyendo esta relación en la Ley del Gas Ideal:

= mRT

pV FW

y reordenando para despejar los rendimientos de masa molar

= mRT

FW pV

re-Actividad de Laboratorio

Preparando el escenario para la actividad

Revise las propiedades de los líquidos y gases. Discuta cómo el calor ganado por el sistema afecta

el movimiento de las moléculas, resultando en fase de transición.

Si es posible, realice la siguiente demostración. Coloque una lata vacía sobre una placa caliente y

vierta aproximadamente 15 ml de agua en él. Lleve el agua a hervir y luego rápidamente, con un

par de pinzas, coloque la lata al revés en un baño de agua fría. La lata debe ser aplastada.

El vapor de agua desplaza el aire. Cuando se enfría, las moléculas de vapor de agua se eliminan

de la fase gas instantáneamente, resultando en una presión significativamente baja en la lata. La

presión externa en exceso aplasta la lata.

Discuta con su profesor lo que sucede en la lata, mientras que el agua está hirviendo y después

que se enfría súbitamente. La actividad de laboratorio es un experimento análogo. Se reemplaza

el aire en un matraz Erlenmeyer con el vapor de un líquido volátil. Cuando se enfrían, los

vapores se condensan en el matraz Erlenmeyer, y el aire se precipitará en el matraz Erlenmeyer

para compensar la caída de presión. A diferencia de la lata de aluminio, el vidrio delgado y fuerte

del matraz Erlenmeyer hace que no se aplaste.

Ejemplos de cálculos a tratar

Se midió la masa de un matraz Erlenmeyer vacío y se encontró que era de 25.334 g. El matraz se

cubre con un trozo de papel de aluminio que tiene varios agujeros y se colocó en un baño de agua

y se mantuvo a 80.0° C. Se añade un líquido desconocido al matraz y se hierve. Se tiene cuidadode asegurar que siempre haya líquido en el matraz. Finalmente, después de unos 5 minutos de

ebullición, se permite que en ese momento que se evapore todo el líquido, quedando las

moléculas de la sustancia desconocida en la fase gaseosa. Luego, el matraz se coloca

inmediatamente en un baño de agua fría, se seca, y se mide la masa muy rápidamente.

El matraz de Erlenmeyer con las gotas condensadas del líquido, se encuentra que es de 25.437 g.

El líquido en el matraz es de 0.103 g (25.437 g – 25.334 g).

2


3/9

El matraz se llena hasta el borde con agua y se mide el volumen del agua. El volumen del agua se

encontró que era de 65.0 ml. El sensor de presión muestra 101 kPa de presión atmosférica.

Conversiones necesarias de unidad para hacer los cálculos:

°

−

= × = ×

= ×

=

5 5

2

5 3

N101kPa 1.01 10Pa 1.01 10

m

65.0mL 6.50 10 m

80.0C 353K

Aplicando la Ley del Gas Ideal:

=

=

pV nRT

m pV RT

FW

Para hallar a FW:

=mRT

FW pV

Sustituyendo los datos correspondientes a la ecuación:

( )

−

÷ =

× ×

÷

=

5 5 3

2

Nm(0.103g)8.314 (353K)

molK

N1.01 10 6.50 10 m

m

g46.0

mol

FW

FW

1

.¿Qué ocurre con las moléculas de un líquido, si el líquido se calienta?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

2

.¿Qué sucede si una molécula de líquido posee suficiente energía cinética para

romper los enlaces a otras moléculas?

3


4/9

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

3

.¿Bajo qué circunstancias (presión y temperatura) es válida la ley de los gases

ideales?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Materiales !qui"os

Para cada estudiante o grupo:

• Sistema de recolección de datos • Anillo de soporte• Sensor de temperatura de acero inoxidable • Abrazadera (2)• Sensor de presión • Líquido voltil desconocido! " ml• #aso (2)! $%%&ml • 'apel de aluminio! alrededor de $&cm por $&cm• atraz rlenme*er! 12+&ml • ,oalla de 'apel (2&- .o/as)• 0ilindro raduado de 1%% ml • 0ontador de otas• 'laca caleactora con aitador man3tico

* barra de aitación

• Aua! 4%% ml

• 5alanza (1 por clase)

#eguridad

Añadir estas precauciones importantes a los procedimientos normales de laboratorio:

♦ Si se siente mareado durante la práctica, notificar a su instructor inmediatamente.

♦ Bajo ninguna circunstancia está permitido dejar una llama abierta (como un mechero Bunsen)en el laboratorio durante el experimento. La mayoría de los líquidos volátiles son

extremadamente inflamable.

♦ Si la piel está expuesta a un líquido volátil, enjuague la superficie expuesta con abundanteagua de la llave. Algunos líquidos volátiles irritan la piel.

♦ Desagüe los líquidos correctamente. Los líquidos utilizados no deben ser vertidos por eldesagüe.

4


5/9

rocedimiento

Después de completar un paso (o responder a una pregunta), coloque una marca de verificación en la

casilla ( ) junto a ese paso

!ota: 0uando aparezca el símbolo 6�6 con un n7mero superíndice tras un paso! consulte los 0onse/os t3cnicos

que iuran en el ap3ndice 0onse/os ,3cnicos que corresponde a su sistema de recopilación de datos 'AS089

Allí encontrar detalladas instrucciones t3cnicas para llevar a cabo ese paso9 Su proesor le proporcionar unacopia de las instrucciones para estas operaciones9

Configuración

1$ Iniciar un nuevo experimento en el sistema de recolección de datos.�(192)

2$ Conectar el sensor de temperatura de acero inoxidable y el sensor de presión al sistema

de recolección de datos.�(292)

3$ Mostrar la temperatura y la presión en una pantalla de dígitos.�(:9-91)(:9-92)

%$ Preparar un vaso de precipitados de 400 ml, llenándolo con aproximadamente 300 ml de

agua.

&$ Colocar el vaso de precipitados de 400 ml de agua sobre la placa calefactora con agitador

magnético, y empezar a calentar el agua a 85º C.

'$ Fije el sensor de temperatura de acero inoxidable en el anillo

de soporte, y sumerja la punta en el agua.

!ota: ;o permita que el sensor de temperatura al toque los lados o el

ondo del matraz9

($ Coloque la barra de agitación en el agua y encender el agitador

magnético.

)$ Coloque un pedazo pequeño de papel de aluminio sobre la

apertura del frasco Erlenmeyer de 125 ml

*$ Haga un pequeño agujero en el papel de aluminio.

1+$ Medir la masa del matraz Erlenmeyer vacío y papel de aluminio, y registrar la masa con

una aproximación de miligramos en la Tabla 1.

11$ Monte el matraz de Erlenmeyer sobre el anillo de soporte con una abrazadera, de modo

que se sumerja en el baño de agua en la medida de lo posible, sin permitir que entre

agua en el matraz.

"


6/9

12$ Llene un segundo vaso de precipitados de 400 ml con 300 ml de agua fría.

Recopilación de datos

13$ Con el gotero, añada de 1 a 2 ml del líquido desconocido en el matraz Erlenmeyer a través

del agujero en la lámina de aluminio.

1%$ Monitorear los datos en vivo sin grabar.�(491)

!ota: antena la temperatura del ba


7/9

23$ Detener la supervisión de datos en tiempo real sin tener que grabar.�(491)

2%$ Llenar el matraz Erlenmeyer hasta el tope con agua.

2&$ Medir el volumen de agua en el matraz de Erlenmeyer con un cilindro graduado y

registrarlo en la Tabla 1.

2'$ Guarde su experimento� (1191) y limpie de acuerdo con las instrucciones de su maestro.

Análisis de Datos

,abla 1> ediciones * resultados calculados

Parámetros Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3

Masa del matraz Erlenmeyer seco y papel de

aluminio(g)

Masa del matraz Erlenmeyer, papel de aluminio y

vapor condensado (g)

Masa de vapor condensado (g)

Temperatura del baño de agua (°C)

Temperatura del baño de agua (K)

Volumen del matraz Erlenmeyer (mL)

Volumen del matraz Erlenmeyer (m-)

Presión atmosférica en el laboratorio (Pa)

Masa molar del líquido desconocido (g / mol)

Masa molar media de líquido desconocido (g / mol)

1$ Calcular la masa del vapor condensado del líquido volátil desconocido y registrar el valor

en la Tabla 1 para cada prueba.

2$ Convertir la temperatura del baño de agua a Kelvin y convertir el volumen del matraz de

mililitros a metros cúbicos. Anote los valores en la Tabla 1 para cada prueba.

$


8/9

3$ Calcule la masa molar del líquido desconocido para cada prueba y registre los valores en

la Tabla 1. Calcular la masa molar media de las tres pruebas.

reguntas de Análisis

1

.¿Qué ocurre con las moléculas de la sustancia desconocida que se encuentran en la

fase gaseosa cuando el matraz de Erlenmeyer se está enfriando? ¿Cómo estarán

después de que se haya enfriado?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

2$ ¿Por qué es necesario dejar enfriar el vapor?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

3$ ¿Cuál es el objetivo del papel de aluminio?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

%$ ¿Cuáles serían algunas de las fuentes de error en el experimento?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

8


9/9

___________________________________________________________________________________________

%

práct. 3 determinación de la masa molar de un líquido volátil tr s

Documents