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Laboratorio de Fisicoquimica #1

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of 13

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9 Diagrama de Fases

Propiedades Moleculares

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

UNVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE HUMANIDADES Y CIENCIAS Y TECNOLOGIA LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

PRACTICA #3 PROPIEDADES MOLECULARES DE LOS GASES

Docente:

Ing. Jenny Espinoza

Auxiliar:

Marcelo Revollo Z.

Estudiantes: Camacho Z. Gabriel

Master your semester with Scribd & The New York Times Special offer for students: Only $4.99/month.

Encinas Elmer

Read Free For 30this Days Sign up toA. vote on title Fernandez Jeimy Pamela

 Useful  Not useful Cancel Gonzáles O. anytime. Gabriel Antonio Maldonado N. Paul

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PROPIEDADES MOLECULARES DE LOS GASES



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Objetivo general

Demostrar que a partir de la ecuación de la energía cinética para gases biatómicos, donde se demuestra la relación v =

3 RT M

Objetivos específicos

•

Determinar el peso molecular de un gas

•

El coeficiente de viscosidad

•

Calculo del camino libre

•

Calculo del diámetro molecular mediante la medición de tiempos de fusión

Fundamento teórico

La energía cinética promedio depende únicamente de l a temperatura. Esta energía cinética esta dada por la ecuación: E k Reading = 3 2 RT . a Preview You're Unlock full access with a free trial.

Según el principio de equipartición de energía aplicado a los tres grados de traslación. Si dos gases ideales están a la misma temperatura, también Download With Free Trial tendrán la misma energía cinética promedio. E k 1 = E k 2

⎛ 1 ⎞ 2 ⎛ 1 ⎞ 2 ⎜ ⎟m1v1 = ⎜ ⎟m2v2 ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠

Master your semester with Scribd  Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title  & The New York Times  Useful  Not useful Los subíndices 1 y 2 representan los dos gases, m su masa y v su velocidad cuadrática Special offer for students: Only $4.99/month.

media. Para un número de avogadro de moléculas tenemos:

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

Efusión de un gas: el numero de moléculas cuya velocidad esta comprendida entre v y



Sheet Music

v +dv de acuerdo con la ley de Boltzman es donde dv es un elemento de volumen en el espacio de las velocidades. Se define el flujo φ como el número de moléculas que chocan contra la pared por unidad de área y unidad de tiempo. Así se puede definir que la efusión, en el tiempote salida de un gas a través de orificios suficientemente pequeños como para no perturbar el equilibrio de distribución en la masa gaseosa. Se efectuara con velocidad proporcional el número de choque contra la pared. Ley de Graham, prueba de la teoría cinética Difusión: la difusión es un proceso que tiende a uniformizar la densidad de moléculas,

debido al transporte neto de moléculas desde una región donde la concertación es mayor hacia la otra de concentración menor. Este proceso es independiente de cualquier movimiento macroscópico de medio You're Reading a Preview ambiente u otra clase de perturbación ocasionada por diferencias de densidad, presión o Unlock full access with a free trial.

temperatura.

Download With Free Trial Los estudios de Thomas Graham sobre la difusión de los gases a través de membranas porosas, son una prueba experimental de la ecuación: v 2 =

3 RT M

= vrms según la cual,

Master yourlasemester with Scribd raíz cuadrada de la velocidad cuadrática media es inversamente proporcional a  la raíz Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title  & The New York Times 3 RT kg  Useful  Not useful cuadrada de su peso molecular: v = = Special offer for students: Only $4.99/month.

rms

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M

M

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Por la ecuación M = Sheet Music

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dRT P

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9 Diagrama de Fases


 Search document



sabemos que el peso molecular es directamente proporcional

a la densidad del gas. Si comparamos los gases en iguales condiciones de temperatura y presión, la razón de sus densidades es igual: M A M B

=

d A RT P d B RT P

=

d A d B

⎛ M B ⎞ ⎟ Cuando sustituimos este resultado en la ecuación anterior: = ⎜⎜ V B ⎝ M A ⎠⎟ V A

1

2

Según la ecuación de velocidad cuadrada de velocidad de un gas es inversamente proporcional a su peso molecular:

vrmsA =

3 RT

vrmsB =

M A

por división tenemos que:

3 RT M B

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.

3 RT

1

⎛ M B ⎞ A Download With ⎜ Trial ⎟ = M =Free vrmsB 3 RT ⎜⎝ M A ⎠⎟ vrmsA

2

M B

Master yourViscosidad. semester with Scribd  Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title  Es la presión interna entre las diferentes capas de fluido se mueve diferentes & The New York Times Useful  que  Nota useful Cancel anytime.

Special offer for students: Only $4.99/month. velocidades. Recibe también el nombre de coeficiente de viscosidad en el sistema MKS

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

el tiempo requerido para que un gas escape a través de un tubo capilar esta dado por la



Sheet Music

relación: t = K η ; K representa la constante del aparato que depende de la longitud, el radio y su forma:

t 1 t 2

=

η 2 η 1

Camino libre medio.

Es la distancia promedio recorrido por la molécula entre choques sucesivos. Mediante la teoría cinética de los gases se demuestra que el coeficiente de viscosidad esta relacionado con su “d” con la velocidad promedio C y con el camino libre medio según 8 RT L η ⎛ M ⎞ la ecuación C 12 = tenemos que 1 = 1 ⎜⎜ 2 ⎟⎟ L2 η 2 ⎝ M 1 ⎠ π M i

1

2

Diámetro molecular. El diámetro molecular σ se calcula a partir de la ecuación:

σ 12 =

1 2π n1 L1

2

donde n es el número de moléculas por cm reemplazamos en la anterior

⎛ η ⎞ σ relación tenemos: 2 = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ σ 1 ⎝ η 2 ⎠

You're Reading a Preview

1

1

Unlock ⎛ ⎞full4 access with a free trial.

2

M

⎜⎜ 2 ⎟⎟ por lo que σ 2 se calcula si todos los demas son ⎝ M 1 ⎠

Download With Free Trial

conocidos. Velocidad media y velocidad cuadrática media.

Master yourEnsemester with Scribd  el espacio de velocidades, el elemento, es el elemento entre Read Free Foron 30this Days Signcomprendido up to vote titledos esferas  & The New York Times Useful Not useful   de radios v y v+dv es decir dv = 4π v dv . El valor de esta integral doble nos permite 2

Special offer for students: Only $4.99/month.

calcular, la constante de proporcionalidad.

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La velocidad cuadrática media, es la raíz cuadrada del valor medio del cuadrado de las



Sheet Music

velocidades. vrms = v 2 =

3 RT M

Bibliografía:

•

Castellan, Gilbert. Fisicoquímica. Addison Wesley Longman Mexico, 1998.

•

Chang, Raymond. Química. México: Editorial McGraw-Hill, 6ª ed., 1998

•

Frederick R. Longo. Química General , ed. 1979

•

Moran y Shapiro. Fundamentals of Engineering Thermodynamics 5ª ed. 2006

Materiales y equipos

• • • • • • • • • •

Cronómetro Capilar grueso de diámetro de 2-3 mm. Capilar delgado de diámetro 0,3-0,7 mm. Vasos de precipitación Olla de laboratorio Probeta You're Reading a Preview Termómetro Unlock full access with a free trial. Marcador Tubo de efusión Pinza de mohr Download With Free Trial

Reactivos

• Oxigeno molecular • Nitrógeno molecular • Agua

Master your semester with Scribd & The New York Times Desarrollo experimental Special offer for students: Only $4.99/month.

Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title

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Useful

Armamos el aparato para medir tiempo de efusión y lo llenamos con agua hasta el

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Introducimos el gas dentro del tubo y saturamos la probeta con nitrógeno diatómico para eliminar las impurezas del agua. Para comenzar las mediciones introducimos el gas dentro del tubo e introducimos el capilar grueso y comenzamos a medir el tiempo de efusión del gas, que corresponden al paso del agua desde el punto mas bajo hasta que retorne el agua al otro punto de referencia, realizamos lo mismo el mismo procedimiento con el capilar delgado, posteriormente repetimos este proceso por lo menos 6 veces. Cálculos y resultados. Datos:

Capilar grueso

Capilar delgado

t N 2

t N 2

t O2 10,6 11,0 10,5 10,3 10,9 10,3

t N 2 =10,6

t O2

12,7 123,5 13,0 124,0 11,7 126,9 11,8 127,0 You're Reading a Preview 11,5 110,6 12,2 110,2 Unlock full access with a free trial. t O2 =12,15 t N 2 =120,4 t O2

123,8 129,4 142,7 125,7 127,0 153,8 =133,7

Download With Free Trial Determinación del peso molecular

Capilar grueso: M Master yourt semester with Scribd = t M & The New York Times

Capilar delgado:

N 2

N 2

t N 2

o2

O2

2

2

t N 2 Special offer for students: Only $4.99/month. * M = M t 2 o 2

o2

N 2

M

N = Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title t o M O  Useful  Not useful Cancel anytime. 2

t N 2 t 2 o2

2

2

* M o2 = M N 2

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Determinación del coeficiente de viscosidad de un gas



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Capilar grueso: t o 2

=

t N 2 t N 2 t o 2

Capilar delgado:

η O2

t o 2

η N 2

t N 2 t N 2

η O2 = η N 2

t o 2

=

η O2 η N 2

η O2 = η N 2

(10,6) (20,8) = η N (12,15)

(120,4) (20,8) = η N (133,7 )

η N 2 = 18,15

η N 2 = 18,73

2

E % = E % =

V teor − V exp

2

E % =

* 100

V teor

17,9 − 18,15 17,9

E % =

*100

E % = 1,4%

V teor − V exp

*100

V teor

17,9 − 18,73 17,9

* 100

E % = 4,6%

Calculo del camino libre


Capilar grueso: LO2 L N 2

=

Capilar delgado: Download With Free Trial

η O2

M N 2

LO2

η N 2

M O2

L N 2

η O2

=

t o2

t Master your semesterη with Scribd L t M & The New York = Times reemplazando :

N 2

O2

o2

N 2

L N Only t N 2 M O2 Special offer for students: $4.99/month. 2

=

η O2

M N 2

η N 2

M O2

reemplazando :

N 2

η O2 η N 2

=

t o 2 t N 2

Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title LO2 L N 2

t o2 Useful M N 2  Not useful =  Cancel anytime. t N 2 M O2

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Calculo del diámetro molecular



Sheet Music

Capilar grueso:

Capilar delgado:

1

L =

2πσ 2 N

para el O2 :

1

σ O2 =

2π NL 1

σ O2 =

2πσ 2 N

para el O2 :

1

σ O2 =

1

L =

2π (6,022 E 23)(1 E − 5)

= 1,93 E − 10

2π NL 1

σ O2 =

2π (6,022 E 23)(1 E − 5)

reemplazando en :

reemplazando en :

σ N 2 σ O2

=

η O2

M N 2

σ N 2

η N 2

M O2

σ O2

σ N 2 = σ O2

η O2

M N 2

η N 2

M O2

σ N 2 = (1,93 E − 10)

=

η O2

M N 2

η N 2

M O2

σ N 2 = σ O2

20,8

24,36

18,15

32

= 1,8 E − 10[cm]

η O2

M N 2

η N 2

M O2

σ N 2 = (1,93 E − 10)


= 1,93 E −

20,8

25,95

18,73

32

= 1,8 E −

Unlock full access with a free trial.

Observaciones.


• Los gases usados en el experimento se presenta en un estado de alta compresión. • El capilar grueso de diámetro interno 2-3 mm. Tardo menos tiempo que el capilar

delgado de diámetro interno 0,3-0,7 mm. Ya que el gas se desplazo más rápido. Master your semester with Scribd  Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title • Las condiciones en las que se realizo el experimento trataron de aproximarse a  & The New York Times  Useful  Not useful Cancel anytime.

presión y temperatura constante en donde la presión atmosférica es despreciable en Special offer for students: Only $4.99/month. comparación con la presión de los gases dentro el aparato utilizado.



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Se determino el peso molecular del gas nitrógeno, su coeficiente de viscosidad, su



Sheet Music

camino libre medio y su diámetro molecular mediante mediciones de tiempo de efusión del gas con el capilar grueso y delgado.

Cuestionario. 1.- indique que factores considera la ley de difusión de Graham y que expresa dicha ley

La difusión es el fenómeno por el que un gas se dispersa en otro, dando lugar a una mezcla. La mezcla gradual de las moléculas de un gas con las del otro, en virtud de sus propiedades cinéticas constituye una demostración directa del movimiento aleatorio de las moléculas. A pesar de que las velocidades moleculares son muy elevadas, el proceso de difusión requiere bastante tiempo, debido al elevado número de colisiones que experimentan las moléculas en movimiento. Graham encontró que las velocidades de difusión de las sustancias gaseosas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de sus pesos moleculares cuando P y T son constantes.


With Free Trial 2.- Hállese la viscosidad delDownload dióxido de carbono CO 2 a 23°C. Suponiendo un diámetro de colisión igual a 4 °A, una velocidad promedio de 36243.4 cm/s. Sabiendo que el camino libre medio y la viscosidad definidos teóricamente son: 1

1 μ = ρ C L 3

Master your semester 2 * π * σ N with Scribd & The New York Times Calculando N: L =

2

Special offer for students: Only $4.99/month.

P

1

N =

P

N A RT





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⎡ molec ⎤

⎡ molec ⎤

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3.- Cuantifique la cantidad de calor que se debe agregar a10 moles de CO 2 para calentarse desde 20ºC hasta 50ºC si la constante adiabática calculada experimentalmente fue de 1.32 si el proceso se realiza:

Cp = 1.32 Cv

Cp = Cv + R

Cp = 1.32 Cv Cp = Cv + 1.987 Cp = 8.19 cal /mol*K Cv = 6.20 cal /mol*K a) A presión constante Q = nCpΔT Q = 10mol* 8.19 cal /mol*K * (323 K-293 K) = 2457 cal

b) A volumen constante Q = nCvΔT You're Reading a Preview Q = 10mol*6.20 cal /mol*K * (323 K-293 K) = 1860 cal Unlock full access with a free trial.

4.- 59,4 ml de Helio fluyen en 4 minutos a través de un pequeño orificio. En las mismas condiciones de presion y temperatura se requiere una mezcla gaseosa de Download With Free Trial 20 ml compuesta de monóxido de carbono para que fluyan en el mismo lapso de tiempo a travez del mismo agujero. Determine la composición en volumen de la mezcla gaseosa.

t CO2 +CO = t He = 4[min ]

Master your semester with Scribd Aplicando fracciones molares tenemos. & The New York Times Special offer for students: Only $4.99/month.

28 X CO + 44 X CO2 = PM MEZCLA

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PM M 4 2

⎛ 59.4 ⎞ * 2 ⎟ = PM M ⎜ ⎝ 20 ⎠ ⎡ g ⎤ PM M = 35.28⎢ ⎣ mol ⎥⎦ Remplazando en la ecuación (1) formamos un si stema:

28 X CO + 44 X CO2 = 35.28 X CO + X CO2 = 1 Re solviendo : X CO = 0.545 X CO2 = 0.455 Por lo tanto tenemos la composición porcentual de volúmenes. % CO = 54.5

% CO = 45Reading .5 You're a Preview 2 Unlock full access with a free trial.

5.- en una manifestación de los PAES por entrar a la universidad se produjeron disturbios y la policía tuvo que actuar lanzando gas pimienta por otra parte los With Free Trial bachilleres respondieron conDownload gas lacrimógeno. Si la distancia entre ambos tubos de gases después de ser lanzados fueron 5 cuadras o 500 metros y se considera un proceso de difusión de uno hacia el otro. A que distancia del gas pimienta se encontraran ambos gases. Asuma que el peso molecular para el gas lacrimógeno y el pimienta son de: 36 g/mol y 60g/mol respectivamente.



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d p/t = (ML) 1/2 d l /t (MP) dp = (36)1/2 1/2 500-dp (60) dp = (36)1/2 (500 – dp) 1/2 (60) 1/2

1/2

dp + (36) dp = (36) 500 (60) 1/2 (60) 1/2 dp = 352.089 m

Bibliografía:

•

Castellan, Gilbert. 1998 Fisicoquímica. Addison Wesley Longman Mexico,. (pag. 85,95,789)


•

Química. Chang, Raymond. 1998Unlock México: full access with a Editorial free trial. McGraw-Hill, 6ª ed.,

•

Frederick R. Longo. 1979 Química General (pag. 113,116,117)




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