Informe Nº 2 El Estado Gaseoso

EL ESTADO GASEOSO LABORATORIO - QMC

Práctica Nº 2Gases

1. Objetivos. - Los objetivos de la práctica son:

Realizar mediciones de presiones utilizando manómetros en U. Estudiar el comportamiento de un gas y comprobar en forma práctica el

cumplimiento de las leyes empíricas desarrolladas por Boyle, Charles y Gay Lussac. Calcular experimentalmente el valor de la constante R y comparar el valor hallado

con el valor bibliográfico. Generar un gas en condiciones controladas y recogerlo sobre agua utilizando un

eudiómetro. Realizar medidas de magnitudes comunes en forma correcta y confiable. Realizar el tratamiento de datos con énfasis en promedios aritméticos y errores

absolutos y relativos.

2. Fundamento teórico:

GAS

Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas resultan insignificantes. Es considerado en algunos diccionarios como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos, ya que el termino de vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante.Gas, sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.

Gas ideal.Todos los gases presentan un comportamiento similar ante variaciones de temperatura, presión y volumen independientes de la estructura molecular del gas, es decir, que las distintas relaciones que se pueden determinar son validas para todo los gases.Para poder simplificar el estudio de los gases fue necesario crear un modelo de gas ideal.Las características de un gas ideal son:

FACULTAD DE INGENIERIA Página 1

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)


El volumen de las moléculas de un gas real es muy pequeño en comparación con el volumen del recipiente, por lo cual, en un gas ideal el volumen de las moléculas es cero, ya que estas son consideradas como puntos materiales.La fuerza de atracción y repulsión entre las moléculas de un gas real son muy débiles, por lo que, en un gas ideal no hay fuerza de atracción o repulsión entre moléculas.Los choques intermoleculares son poco frecuentes en un gas real; en un gas ideal el choque entre moléculas de un gas no existe y el choque entre moléculas y paredes del recipiente es completamente elástico, vale decir, que la cantidad de movimiento se conserva y por lo tanto no se produce un cambio en la magnitud de la velocidad.Debido a que no existen fuerzas intermoleculares de atracción y repulsión intermoleculares, la trayectoria de las moléculas antes y después de chocar es rectilínea.

Leyes de los gases ideales.El comportamiento de los gases ideales responde a las siguientes leyes:

Ley de Boyle y Mariotte.La ley de Boyle y Mariotte se puede expresar de la siguiente manera:“El volumen de una mas dada de cualquier gas a temperatura constante varia en forma inversamente proporcional a la presión absoluta a la cual es sometido”.

“En un sistema aislado para cualquier masa de gas en un proceso isotérmico (temperatura constante), el producto de la presión por el volumen es constante”.

Ley de Charles.“En todo proceso isobárico (presión constante), manteniendo el número de moles constante, el volumen de cualquier gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta”.

V T

Ley de Gay Lussac.



“En un proceso isocórico(volumen constante), la presión de una masa dada de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta”.

P T

Condiciones normales de un gas.- las condiciones normales de presión y temperatura son valores arbitrarios adoptados por acuerdos internacionales para facilitar el estudio de los gases, estos son:

P = 101.3 [KPa] = 1atm = 760 mm Hg.T = 273,16 K = 0º C

Volumen molar es el volumen ocupado por cualquier gas en ciertas condiciones. En condiciones normales de temperatura y de presión (1 atm, 0º C) un mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4 litros, este volumen es llamado volumen molar normal.VaporEl vapor es un estado de la materia en el que las moléculas apenas interaccionan entre sí, adoptando la forma del recipiente que lo contiene y tendiendo a expandirse todo lo posible. También es un fluido.

No hay que confundirlo con el concepto de gas, aunque se suela utilizar ambos indistintamente. El término vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante.

Normalmente la palabra vapor suele referirse al vapor de agua, gas que se produce cuando el agua se calienta a 100 ºC y una atmósfera de presión.

Ecuación general de los gases.La ecuación general de los gases se expresa de la siguiente manera:

PV = nRT

Los gases reales se acercan al comportamiento de esta ecuación únicamente a bajas densidades y temperaturas altas; condiciones en las cuales las fuerzas intermoleculares tienen mínima importancia.

Aceite SAE 30.-

Los aceites resistentes SAE 15W-40 y 10W-30 del motor del galón RPM se fabrican exclusivamente con aceites bajos del grupo II.


http://es.wikipedia.org/wiki/Grados_cent%C3%ADgrados

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas

http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_la_materia


Los aceites resistentes del motor del galón RPM proporcionan el control excelente de la formación del lodo (típica de la operación fría del motor).

Reducen la acumulación del depósito resultando de la operación de alta temperatura del motor, especialmente en el área del pistón y del anillo, formación del barniz del combate, y mantienen piezas del motor vitales limpias.

Fluyen fácilmente en las bajas temperaturas para un frío más fácil que comienza y menos desgaste.

También protegen contra la corrosión y resisten la oxidación en las altas temperaturas.

Los aceites resistentes del motor del galón RPM utilizan la tecnología más última para proporcionar funcionamiento excelente en motores modelo nuevos y más viejos, usando los combustibles del normal, altos o bajos del sulfuro del diesel.

Propiedades: Alta protección contra el desgaste Alto nivel de limpieza y control de hollín Óptima protección contra la corrosión Mayor vida útil del motor Efectivo control de depósitos en el motor

Materiales

4 Manómetros en U de vidrio 1 regla1 Inflador portátil 1 Vaso de precipitados de 1litro1 Blader de Pelota 1 Soporte Universal1 Vernier 1 Tapón de goma con una perforación1 Termómetro de Mercurio 1 Pinza porta bureta1 Aparato CENCO para gases 1 Tubo de vidrio en forme de U1 Aparato para leyes de Charles y Gay Luzca 1 Hornilla1 Tubo generador de gases Ácido clorhídrico1 Eudiometro de 50ml Magnesio en cinta1 Jarra metálica Zinc p.a.

3. Procedimiento: El procedimiento que seguimos fue:(Pero para esto todos los sistemas de los experimentos realizados ya estaban armados)

- Primer experimento Para este experimento lo que se hizo fue hacer presión en el inflador portátil para poder medir las presiones manométricas de cada



uno de los líquidos ya mencionados, tomándose los datos correspondientes de cada caso.

- Segundo experimento Para este experimento se midieron la presión manométrica del gas y la altura del gas en un sistema conformado de tres tubos donde en uno de ellos se ejercía presión y se tomaban los datos correspondientes.

- Tercer experimento Tanto en este experimento como en los otros se tomaron varias medidas. Primero se vertió agua hervida en un sistema de dos tubos conectado en forma de U y se midió la temperatura y el volumen del gas, una vez tomados los datos se absorbió el agua y se vertió agua mas fría y se tomaron los datos correspondientes y así sucesivamente se realizaron todas las medidas.

- Cuarto experimento En este experimento se siguió el mismo procedimiento que el primero , nada mas que el volumen en este caso permanecía constante y así se pudo determinar las presiones manométricas del gas

- Quinto experimento Para este experimento se pesó magnesio y se hizo reaccionar con el ácido clorhídrico para finalmente obtener la presión manométrica del gas y el volumen de hidrógeno y con todos estos datos se procedió a la determinación de constante R de la ecuación de los gases ideales y se pudo observar que era una reacción exotérmica. También se pudo observar que la pureza del ácido clorhídrico fue del 99%

4. Cálculos.

Determinación de las presiones manométricas

Liquido manométrico

Agua [mm] Aceite[mm] Mercurio[mm]

Presiones P man P abs P man P abs P man P abs

1 5.6 500.6 5.6 500.6 6 5012 7.2 502.2 7.5 502.5 7 5023 9.1 504.1 9.4 504.4 8 5034 12.5 507.5 12.3 507.3 15 5105 16.6 511.6 17.2 512.2 18 513



6 21.8 516.8 22.5 517.5 24 5197 25.2 520.2 25.9 520.9 27 5228 25.4 520.4 25.9 520.9 26 5219 29.3 524.3 29.9 524.9 28 523

Pabs. = Patm. + Pman.

Patm. = 495mmhg

Ley de Boyle

Datos

H = 6.8 cmd = 3.75 mm = 0.375cmV = /4 d2 H V=0.75 cm3

Patm = 495 mm HgPabs = Patm + hT = 14ºC

h [mm Hg] Altura del gas[mm]

Pabs [mm Hg]

73 273 56882 270 57788 267 58392 264 587103 263 598115 252 61069 275 564

72 273 567

107 257 602


h H


Ley de Charles.

T = ºC +273ºK

Datos V [ml] T [ºC] T[K]1 7.5 + 0.4 78 3512 7.12 + 0.4 60 333

3 6.9 + 0.4 50 323 4 6.7 + 0.4 43 316 5 6.6 + 0.4 37 310

6 6.47 + 0.4 32 3057 6.38 + 0.4 28 3018 6.25 + 0.4 24 2979 6.19 + 0.4 22 295

Calculando el valor del 0 absoluto:Si V = 0 entonces:El cero absoluto según libros es –273.16ºC

Ley de Gay-Lussac

Vgas = 7ccPatm = 495 mmHg

Datos TºC TºK Pman Pabs 1 75 348 250 745 2 58 331 60 555 3 49 322 -90 405 4 42 315 -240 255 5 37 310 -330 165



6 32 305 -410 85 7 28 301 -460 35 8 24 297 -550 -55 9 22 295 -580 -85

Determinación de la constante R

H = 16.4 cm H2OHg * HHg =H2O * HH2O

Patm = 495 mm HgPabs = Patm + h

Datos M Mg. [g] V H2[ml] Temp....ºC H[cm H2O]

H[mm Hg]

Pv H2O

1 0.008 42 14 40.8 3 122 0.008 42 14 40.9 3 123 0.007 42 14 40.8 3 12

La presión de vapor de agua a 14ºC es igual a 12 mm Hg

1ª medición



2ª medición

3ª medición

Conclusiones.-

En el presente laboratorio aprendimos a realizar mediciones de presión en manómetros en U con diferentes líquidos manométricos.

Sin embargo solo pudimos comprobar en forma práctica el cumplimiento de las leyes empíricas desarrolladas por Boyle, Gay-Lussac y Charles además de determinar experimentalmente la constante R,

En este laboratorio se pudo ver que las mediciones efectuadas experimentalmente no son absolutamente confiables y parecidas a los valores teóricos ya que existen errores como los que se presentaron en la medición de los volúmenes en la practica de Charles y que fue de 0.4 .Estos errores se deben a varios factores como ser: el error de paralaje, problemas al observar el menisco que forman los líquidos .



Otra variación que corregimos y tomamos en cuenta fue la presión atmosférica en La Paz debido a su altitud.

Por otro lado se observaron buenos resultados en cuanto a la determinación de la constante R de los gases con errores porcentuales bajos.

5. Bibliografía:

PARRA – CORONEL QUÍMICA PREUNIVERSITARIASegunda edición

WHITTEN QUIMICA GENERALEditorial Mc – Graw-Hill 1997

EBBING. DARRELL D. QUIMICA GENERALEditorial Mc – Graw-Hill 1997MEXICO.


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