NFORME:   Nº 3

                            GRUPO:   Nº 1

DETERMINACIÓN DE DENSIDAD                                                                                 Y MASA MOLAR DE UN GAS

NOMBRE EXPERIMENTADOR:                                       FECHA EXPERIMENTO:

                                      31-03-2008

COLABORADOR:                                                                       FECHA INFORME:

  07-04-2008

RESUMEN

El trabajo practico consiste en determinar la masa molar de un gas con ayuda de instrumentos como balanzas, manómetro de rama abierta, termómetro, barómetro etc.   De esta forma podemos obtener valores muy exactos ya que utilizamos las densidades limites, esto quiere decir que una vez obtenidos los datos los llevamos a un grafico donde extrapolamos los datos y así tener la ecuación del mismo, ecuación donde el valor de la “ presión ” lo llevamos a cero, consiguiendo un valor que utilizamos para reemplazarlo en la ecuación y calcular la masa molar exacta del gas problema.

      Obteniendo como resultado

                Mgas = 28,251 g/mol

Esto quiere decir que el gas problema utilizado es el Nitrógeno que al buscar teóricamente su masa, resulta muy cercana a esta, calculando también el respectivo error de las mediciones, el que resulta de 0,85 % aproximadamente

PARTE EXPERIMENTAL

a) Método Experimental

Materiales:      - Balón   de vidrio de 280 mL aprox. Con llave de vacío.      - Balanza de precisión      - Red de vacío      - Barómetro      - Termómetro      - Gas problema

      En Primera instancia se conecta el balón a la red de vacío y se hace vacío total, con ello se obtienen las medidas de las alturas h1 y h2.      Se verifica la hermeticidad de la red de vació observando si aumenta o disminuye las ramas del manómetro.      Después el balón completamente vació es masado para obtener el respectivo valor, y

comprobar si existen fugas o no.      Si no se encuentran fugas se deriva a conectar el balón a la red de vacío, hacer vacío para posteriormente llenar el balón con el gas problema a diferentes presiones.      Se miden las alturas h1 y h2 en cm de mercurio. Se determina la masa del balón con gas. (efectuando 8 mediciones).

b) Datos Experimentales

Presión Barométrica: 764,1 ±   0.1 mmHgTemperatura : 21,0 ± 0.5 ºCFactores de Corrección: 2.60   a 760 mmHg                                    2.67   a 780 mmHgNº Balanza: 3Nº Balón: 15Masa Balón vacío: 156,9209   ±   0,0001 gVolumen Balón: 280,21   ±   0,01 mL

Tabla Nº 1.

|Determinación     |h1/ ± 0.1 cmHg         |h2/ ± 0.1 cmHg             |m balón/ ±   0.0001    ||1                           |28,0                           |29,6                               |157,0008                   ||2                           |25,0                           |26,4                               |157,0266                    ||3                           |22,0                           |23,2                               |157,0519                    ||4                           |18,0                           |18,8                               |157,0860                    ||5                           |13,5                           |14,2                               |157,1242                    ||6                           |8,0                             |8,4                |157,1713                    ||7                           |4,0                             |4,3                               |157,2051                      ||8                           |0,1                             |0,1                               |157,2383                      |

Datos Bibliográficos

      • M(H2) = 2,0158 [g/mol]      • M(O2) = 31,998 [g/mol]      • M(N2) = 28,014 [g/mol]      • M(CO2) =   44,009 [g/mol]

      • R = 0,0821

RESULTADOS

a) Parte Teórica

      Se puede calcular directamente la masa molar de un gas a partir de la siguiente ecuación, que relaciona la densidad y la presión a la que se encuentra el gas, como también la temperatura.[pic]

      En consiguiente esta ecuación no representa el 100% de los gases y vapores porque se desvía de la realidad, razón por la cual se hizo necesario formular otra forma de

realizar el calculo, motivo por el cual se decidió trabajar con las densidades límites obteniendo la siguiente relación                            [pic]

      Para la ecuación anterior se debe calcular la densidad del gas problema en ciertas condiciones, mediante la siguiente expresión.[pic][pic]La presión atmosférica se obtiene midiendo la presión barométrica y extrapolando sus factores a una determinada temperatura, factor que nos ayuda a descifrar la presión atmosférica corregida.

Patm = Pb - fc

b) Tablas y Datos Calculados

Tabla Nº 2.

|Det.       |m gas (g)           |P gas (mmHg)     |P gas (atm)       |d gas (g/L)    |d/P         ||1           |0,0799               |185,5                     |0,2441              |0,2851         |1,1679   ||2           |0,1060        |247,5                     |0,3256                     |0,3783             |1,1618   ||3           |0,1310               |309,5                     |0,4072             |0,4675          |1,1481     ||4           |0,1651               |393,5                     |0,5178              |0,5892               |1,1378   ||5           |0,2033               |484,5                     |0,6375             |0,7255               |1,1380   ||6           |0,2504               |597,5                     |0,7862              |0,8936               |1,1366   ||7           |0,2842               |678,5                     |0,8928              |1,0142               |1,1359   ||8           |0,3174               |759,5                     |0,9993              |1,1327               |1,1334    |

Presión Atmosférica corregida: 761,5 mmHgTemperatura: 294,14 KMasa Molar Gas: 28,253 g/molError Relativo: 0,85%

c) Gráficos

Grafico Nº 1.

      [pic]Determinaciones realizadas a 21,0 ºC y 761,5 mmHg

Grafico Nº   2.        [pic]Determinaciones realizadas a 21,0 ºC y 761,5 mmHg

d) Ejemplo de Cálculos

1) Factor de Corrección

        PB =   764.1 mmHg   a 21,0 ºC        Factores Teóricos: 760 mmHg = 2,60

780 mmHg = 2,67        fc = 0,01435 + 2,60fc = 2,61435

        2) Presión Atmosférica                  Patm = 764,1 mmHg – 2,61435Patm = 761,5 mmHg

        3) Presión del Gas (para determinación nº 1)h1 = 280 mmHgh2 = 296 mmHg

Pg = Patm – ( h1 + h2 )Pg = 761,5 mmHg – ( 280mmHg + 296mmHg)Pg = 185,5 mmHg

Pg = 185,5 / 760 atmPg = 0,2441 atm

4) Masa gas (para determinación nº 1)

m gas = m (balón con gas) – m (balón vacío)            m gas = 157,0008 – 156,9209    m gas = 0.0799 g

        5) Densidad del gas (para determinación nº 1)            d = m (g)/V (L)    d = 0,0799 g / 0,28021 L    d = 0,2851 g/L

        6) d/P (para determinación nº 1)            d/P = 0,2851g/L   / 0,2441 atm = 1,1679 g/ atm · L

        7) Masa molar del Gas

  M =     d       · RT                     Según ecuación gráfico nº 2:     d       = 1,1699                          P   0             P   0

            M =   1,1699   g   · 0,0821 atm L · (21 + 273,15) K          atm L         mol K

    M = 28,253 g/mol

  8) Error RelativoEr =     M exp – MN2       · 100                                      MN2

Er =       28,253 – 28,014     ·100                                        28,014Er = 0,85 %

DISCUSIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

El error asociado a la masa molar del gas se podría deber a la temperatura que se encontraba el laboratorio al inicio y al final del practico, de la misma forma pudo haber intervenido la presión atmosférica en el laboratorio.Según los datos del grafico nº 1, podemos concluir que la densidad de un gas es directamente proporcional a su presión atmosférica.Según el grafico nº 2, se puede decir que al extrapolar los valores se obtiene el dato preciso para ser llevado a la formula de densidades límites y obtener con bastante precisión la masa molar del gas.El método utilizado en el práctico es bastante sencillo y muy exacto, ya que el error cometido es relativamente bajo, obteniendo la masa molar del gas al utilizar los datos y ser llevados a un grafico de “ d/P v/s Presión ”

BIBLIOGRAFIA

    • Handbook of chemistry and physics, Davi