DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LA MASA MOLAR O PESO MOLECULAR DE VAPORES DE LIQUIDOS VOLATILES

INFORME DE LABORAT LABORATORIO DE FISICOQUIMICA FI SICOQUIMICA

INFORME DE LABORATORIO DE FISICOQUIMICA PRÁCTICA N° 01: DETERMINACION EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL DE LA MASA MOLAR O PESO MOLECULAR DE VAPORES DE LIQUIDOS VOLATILES

MARIA CRISTINA YUCRA SOSA DOCENTE: ING. WASHINTONG CANDIA AMAO UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA PROFESIONA DE MEDICINA HUMANA CUSCO-01!

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RESUMEN La determinación experimental de la masa mlar  el pes mlec!lar de ls "apres de ls l#$!ids "l%tiles cnstit!&e la primera pr%ctica a reali'arse en el la(ratri de )isic$!#mica* en el c!al "erems la demstración de la ec!ación de estad de ls +ases* aplicand en este el m,td de -#ctr Me&er. A cntin!ación presentams !n in)rme $!e explicara detalladamente l real reali' i'ad ad en la pr%c pr%cti tica ca.*.* ca(e ca(e dest destac acar ar $!e $!e dic/ dic/ in) in)rm rmee esta esta real reali' i'ad ad ri+i ri+i,n ,nd dse se cmpletamente en las nrmas t,cnicas de la A0A pr l $!e tiene "alide' !ni"ersal. 0ALABRAS CLA-E1 0es mlec!lar* masa mlar* ec!ación de estad* -#ctr Me&er* li$!id "l%til* practica* Fisic$!#mica* la(ratri.


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TABLA DE CONTENIDOS CA0ITULO 21 INTRODUCCION...................................................................................................3 CA0ITULO 41 CONSIDERACIONES 5ENERALES....................................................................6 TITULO 21 MASA MOLAR O 0ESO MOLECULAR................................................................6 TITULO 41 SUSTANCIA -OLATIL...........................................................................................6 CA0ITULO 71 METODOLO5IA....................................................................................................8 TITULO 21 DETERMINACION DE LA MASA MOLAR DE UNA SUSTANCIA -OLATIL 0OR EL METODO DE -ICTOR ME9ER..................................................................................8 ......................................................................................................................................................: TITULO 41 OB;ETI-OS..............................................................................................................: TITULO 71 MATERIALES..........................................................................................................< ......................................................................................................................................................= ......................................................................................................................................................= ......................................................................................................................................................= TITULO 31 0ROCEDIMIENTO................................................................................................2> CA0ITULO 31 RESULTADOS 9 CALCULOS............................................................................24 TITULO 21 LISTA DE FI5URAS..............................................................................................24 TITULO 41 DATOS OBTENIDOS............................................................................................23 -l!men1.................................................................................................................................26 Temperat!ra1...........................................................................................................................26 0resión1....................................................................................................................................26 Cnstante de ls +ases ideales R1............................................................................................28 Masa de la m!estra de l#$!id "l%til1....................................................................................28 TITULO 71 CALCULOS............................................................................................................28 DENSIDAD DE -A0OR DE LA MUESTRA1......................................................................28 0ESO MOLECULAR DE LA MUESTRA1...........................................................................28 COM0ARACI?N COM0ARACI?N DEL 0ESO MOLECULAR TE?RICO 9 E@0ERIMENTAL1............. [email protected]< ...2< MAR5EN DE ERROR E@0ERIMENTAL1..........................................................................2= CONCLUSIONES..........................................................................................................................4> BIBLIO5RAFIA............................................................................................................................42


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CAPITULO 1: INTRODUCCION En ciertas cndicines de presión & temperat!ra es psi(le $!e la ma&r#a de las s!stancias existan el al+!n de ls tres estads de la materia* pr ell las prpiedades )#sicas de !na s!stancia dependen m!& a men!d de s! estad. Ls +ases* sn en di"erss aspects m!c/ m%s sencills $!e ls l#$!ids & ls sólids. El m"imient mlec!lar de ls +ases res!lta ttalmente aleatri* & las )!er'as de atracción entre s!s ml,c!las sn tan pe$!eas $!e cada !na se m!e"e en )rma li(re & )!ndamentalmente independient independientee de las tras. S!ets S!ets a cam(is cam(is de temperat!ra & presión* presión* ls +ases se cmprtan cmprtan en )rm )rmaa m%s m%s pre" pre"is isi( i(le le $!e $!e ls sóli sólid dss & ls l#$! $!iid ds. s. Las Las le& le&es $! $!ee n nrm rman an est este cmprtamient /an desempead !na imprtante )!nción en el desarrll de la ter#a atómica de la materia & la ter#a cin,tica mlec!lar de ls +ases las c!ales mediante el !s de la ec!ación +eneral del estad +ases ns permitir% cncer la densidad  la masa mlec!lar de c!al$!ier +as cn !na incre#(le aprximación. 0ara e)ects pr%ctics es imprtante imprtante cncer el pes mlec!lar* mlec!lar* &a $!e es necesari para reali'ar (alances de masa* en !na )%(rica se !tili'an m!c/ ls pess mlec!lares para sa(er $!, cantidad de prd!ct se +enera en !n d#a* pr eempl.


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CAPITULO : CONSIDERACIONES GENERALES TITULO 1: MASA MOLAR O PESO MOLECULAR La masa mlar s#m(l M de !na s!stancia dada es !na prpiedad )#sica de)inida cm s! masa pr !nidad de cantidad de s!stancia.2 S! !nidad de medida en el SI es il+ram pr ml +ml  +GmlH2* sin em(ar+* pr ra'nes /istóricas* la masa mlar es expresada casi siempre en +rams pr ml +ml. La masa de !n ml de s!stancia se denmina masa mlar M & es !na prpiedad intensi"a de

la materia* c!&as !nidades sn

g mol . Un ml tiene tantas part#c!las elementales* &a sean ests

%tms* ml,c!las cm %tms /a& en 24 +rams de car(n.

TITULO : SUSTANCIA VOLATIL La "la "lati tili lidad dad es la capac capacid idad ad de !na !na s!sta s!stanc ncia ia de e"ap e"apra rarse rse a !n !naa temp temper erat at!ra !ra determinada & cn !na presión determinada. C!and menr sea la temperat!ra de e"apración de la s!stancia se dice $!e es m%s "l%til. C!and !n l#$!id se e"apra )%cilmente* decims $!e es "l%til. La presión de "apr es la presión* para !na temperat!ra dada* en la $!e la )ase l#$!ida & el "apr se enc!entran en e$!ili(ri din%mic s! "alr es independiente de las cantidades de l#$!id & "apr presentes mientras existan am(as. La "latilidad "latilidad desde el p!nt de "ista $!#mic* )#sic & de la termdin%mi termdin%mica ca es !na medida de la tendencia de !na s!stancia a pasar a la )ase de "apr. Se /a de)inid tam(i,n cm !na medida de la )acilidad cn $!e !na s!stancia se e"apra.


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A !na temperat!ra dada* las s!stancias cn ma&r presión de "apr se e"apran m%s )%cilmente $!e las s!stancias cn !na menr presión de "apr. A!n$!e pr l +eneral se aplica a l#$!ids* la "latilidad se p!ede aplicar a materiales sólids cm el /iel sec sólid de dióxid de car(n & el clr!r de amni* $!e p!eden cam(iar directamente de sólid a "apr sin pasar pr el estad l#$!id. Este prces se denmina den mina s!(limación.

CAPITULO ": METODOLOGIA TITULO 1: DETERMINACION DE LA MASA MOLAR DE UNA SUSTANCIA VOLATIL POR EL METODO DE VICTOR MEYER En esta pr%ctica est!diarem est!diaremss el m,td de -ictr -ictr Me&er* Me&er* es de ls m%s )rec!entemente )rec!entemente empleads para determinar la densidad del "apr & pess mlec!lares de s!(stancias en estad l#$!id l#$!id & m!& "l%tiles* "l%tiles* pr s! sencille' sencille' & )lexi(ilidad. )lexi(ilidad. 0artims 0artims de ec!ación de estad de ls +ases & reempla'and el nJmer de mles de +as ( n ) pr la relación entre la masa del +as

m

(m ) & s! pes mlec!lar ( M ) * es decir* n = M entnces1 PV =nRT

m PV = RT M

M =

Dnde1

mRT PV


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 P K 0resión. -l!men de +as l#$!id e"aprad.  V K -l!men

 M K Masa mlar.  m K Masa de la m!estra "l%til. Temperat!ra.  T K Temperat!ra.

 R K Cnstante de ls +ases. Esta expresión es el )!ndament del m,td a !tili'ar en la pr%ctica. El m,td de -ictr Me&er se !tili'a para s!stancias li$!idas  slidas $!e p!edan "apri'arse. Se pesa !na masa m de la s!stancia & se clca en el aparat de -ictr Me&er* c!&a cnstr!cción permite $!e la s!stanci s!stanciaa se "ap "apri rice* ce* despla despla'an 'and d !na cantida cantidadd e$! e$!i"a i"alen lente te en mles mles de aire aire /acia /acia !n recept%c!l extern* en el c!al se mide el "l!men - de aire despla'ad $!e es i+!al al nJmer de mles de la s!stancia descncida cntenids en la masa m. Si* mediante !n an%lisis elemental c!antitati" se determina la cmpsición centesimal de la s!stancia & la )órm!la m#nima* el pes mlec!lar determinad pr el m,td de -ictr Me&er p!ede !sarse para calc!lar la )órm!la mle mlec! c!la larr pr pr eem eempl pl* * si la )órm )órm!l !laa m#ni m#nima ma es C & el pes pes mle mlec! c!la larr medi medid d es aprximadamente :< +ml* p!ede cncl!irse $!e la )órm!la mlec!lar es C88.


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Fig.1 Esquema del equipo de Victor Meyer

TITULO : OB#ETIVOS 2. Determinar Determinar experimentalm experimentalmente ente la densidad densidad de ls ls +ases +ases 4. Determinar Determinar experiment experimentalment almentee la masa mlar  pes mlec!lar mlec!lar de "apres de de l#$!ids l#$!ids n "l%tiles 7. Cn Cncer cer el )!nda )!ndamen ment t del m,t m,td d de -ic -ictr tr Me&er Me&er

TITULO ": MATERIALES MATERIALES Ls materiales a !tili'ar en la presente pr%ctica de la(ratri ser%n ls si+!ientes1

       

E$!ip de -ictr Me&er Etilen+licl Clr)rm Tetraclr!r de car(n Acetna Balan'a electrónica A+!a /ipd,rmica Termómetr Termómetr am(iental

Fig. 2: Balanza electrónica.


Fig. 3: Jeringa ipod!rmica con tapón.

Fig. ": #ermómetro am$iental.

Fig. %: &ustancia 'ol(til desconocida.

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TITULO $: PROCEDIMIENTO 2. 0rimeramente armams el e$!ip de -ictr Me&er tal cm se m!estra en la )i+!ra 2. O(ser"ams en la ima+en $!e el e$!ip m!estra tres partes cnectadas entre s# mediante t!(s de pl%stic & "idri* a tra",s de este Jltim circ!lara el "apr emitid pr el l#$!id "l%til. Es imprtante en este pas cmpr(ar el estad del e$!ip es decir $!e tan (ien e enc!entra para pder reali'ar crrectamente la pr%ctica. 4. Encendems el mec/er $!e /ar% $!e el etilen+licl cntenid en la Camiseta de Calr se caliente* este de(e estar a !na temperat!ra cnstante para cntin!ar cn el prcedimient. Se+Jn la le& de C/arless 5a& L!sacc a presión cnstante "ar#an ds )actres cm sn temperat!ra & "l!men* cm sa(ems $!e td el sistema est% a presión atms),rica (astara cn (ser"ar $!e el "l!men n "ar#a para pder a)irmar $!e est% a !na temperat!ra cnstante. 7. A(rir la lla"e L & /acer $!e pase aire pr el e$!ip caliente* para l c!al al'ar & (aar repetidamente el )rasc ni"eladr. La (!retra +asm,trica de(e de estar en el ni"el del a+!a en -. 3. Cierre la lla"e & pn+a el tapón de e(e  de silicón en A* se lee el "l!men de la (!retra +asm,trica el c!al ser% el "l!men 2  V 1 . 3 6. 0esams la erin+a /ipd,rmica cn >.>2 cm de la m!estra "l%til en la (alan'a

electrónica* ca(e resaltar $!e la a+!a de la erin+a de(e estar cn !n tapón $!e e"ite $!e la m!estra se "latilice. 8. Q!itams el tapón de la a+!a e ins!)lams el l#$!id descncid en A sin $!itar el tapón $!e esta(a en el extrem del t!(* es de s!ma imprtancia $!e tant este cm el anterir prcedimient de realicen en mens de 2 min!t p!est $!e el l#$!id es s!mamente "l%til.


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:. O(ser"ams el n!e" "l!men de la (!retra +asm,trica & antams <. -l"em l"ems s a cl clca carr el tapó tapónn de e(e e(e en la a+! a+!aa de la eri erin+ n+aa /ip /ipd, d,rm rmic icaa & psterirmente pesams para cncer el "erdader pes de la m!estra ins!)lada. ins!)lada . =. Antams ls "alres necesaris & reali'ams ls c%lc!ls.

CAPITULO $: RESULTADOS Y CALCULOS TITULO 1: LISTA DE FIGURAS Desp!,s de reali'ada la pr%ctica de la(ratri* se ns es psi(le mstrar las si+!ientes im%+enes.


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Fig. ): *rmado del equipo de Victor Meyer.

Fig.+: ,alentamiento del etilenglicol


Fig. -: nsu/lamos 001ml de la sustancia 'ol(til.

Fig. : esamos la 4eringa con la muestra y el tapón.

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Fig. 10: nyectamos la muestra en el tu$o *

TITULO : DATOS DATOS OBTENIDOS Sa(ems $!e al !tili'ar el m,td de -ictr Me&er para (tener el pes mlec!lar de !na s!stancia "l%til descncida /acems !s de la ec!ación de estad* cm &a l )!e demstrad en el tit!l 2 del cap#t!l 7 es pr ell $!e n!estras (ser"acines reali'adas tienen $!e ser encaminadas a (tener ls "alres de las ma+nit!des !tili'adas en dic/a ec!ación de estad.


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V%&'()*: Desp!,s de in&ectar la m!estra de l#$!id "l%til esta se "apri'a dentr del sistema pr l $!e (ser"ams !na "ariación del "l!men indicad en la (!retra +asm,trica* siend el n!e" "l!men -. 0r ell para /allar el "l!men a !tili'ar en la ec!ación* tenems1 V =10,3 ml =0,0103 L

T)(+),',: La temperat!ra a cnsiderarse de(er% ser la de la (!retra +asm,trica la c!al est% a la temperat!ra del am(iente* entnces T =¿ 2<*8 PC K 4=2*8 

P,)/*: Anali'and Anali'and el sistema ns percatams percatams $!e en este existe tant la presión eercida eercida pr el +as $!e res!lta de la e"apración de la s!stancia "l%til cm la presión eercida pr el "apr del a+!a a la temperat!ra de la (!retra +asm,trica $!e "iene a ser la temperat!ra am(iente. Dada la sit!ación res!lta necesari aplicar la le& de las presines parciales de Daltn* pr l $!e tenems $!e plantearns la si+!iente ec!ación1 Pgas + PV .agua = Patm

Pgas= Patm + PV . agua agua

Pgas=512 mmHg −16,071 mmHg


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Pgas= 495,929 mmHg

C%*/*) 2) &%/ 3/)/ 2)&)/ R: Cm tenems la presión del +as expresada en mm+* La temperat!ra del sistema expresada en +rads a(sl!ts* el "l!men expresad en litrs & pr Jltim el nJmer de mles entnces expresarems R en !nidades de tal manera $!e p!edan ser simpli)icadas. R=62,364

mmHg mmHg L molK

M/ 2) & (')/, 2) &45'2% 6%&7&: Al tener /a(er pesad tant la erin+a cn la m!estra & sin la m!estra* en am(s cass cn el tapón p!est* ns ser% psi(le calc!lar la masa del l#$!id in&ectad mediante !na simple di)erencia entre am(s "alres* tal cm se m!estra1 m J conmuestra conmuestra −m J sin muestra =m Liq . inyectado

1,798 g −1,781 g =0,017 g


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TITULO ": CALCULOS DENSIDAD DE VAPOR DE LA MUESTRA: Sa(ems $!e la densidad es la relación entre la masa & el "l!men de !na s!stancia* pr l $!e

sl aplicams la )órm!la1

ρ=

ρ=

m V

0,017 g 10,3 ml

ρ= 0,00165

g ml

PESO MOLECULAR DE LA MUESTRA: 0ara determinar el pes pes  mlec!lar de la m!estra m!estr a !sarems el m,td de -ictr -ictr Me&er. M =

mRT PV

0,017 g . 291,6 k .

M =

62.364 mmHgL

mol K 495,929 mmHg. 0,0103 L

M =60,522

g mol

Desp!,s de /a(er reali'ad el prcedimient c!atr "eces (t!"ims li+era "ariación en ls res!ltads* ls c!ales l representams en la si+!iente +r%)ica1


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#*B5* 671: 8E#E9M6*,6 8E 5* 9E&6 8E5 ;*& < 5* M*&* M5*9 8E 5* &=&#*6,* &=&#* 6,* 8E&,6,8* 8E&,6,8* N°

TEMPERATURA MASA DE LA VOLUMEN

PRESION DEL R

89

GAS 8((H3

MUESTRA 83

8(&

(mmHg L) mol K

CORRIDA 1

4=2*8 

>*>2:

2>*7

3=6*=4=

84*783

CORRIDA 

4=2*8 

>*>2<

2>*<

3=6*=4=

84*783

CORRIDA "

4=2*8 

>*>28

= *<

3=6*=4=

84*783

CORRIDA $

4=2*8 

>*>26

= *:

3=6*=4=

84*783

>*>286

2>.26

3=6*=4=

84*783

PROMEDIO 4=2*8 

Entnces Entnces prcedems a calc!lar calc!lar la masa mlar del l#$!id "l%til descncid descncid para cada !na de las 3 crridas* para l c!al !sarems el m,td de -ictr Me&er de la misma manera $!e en el prcedimient anterir1 M =

mRT PV

 Masa mlar en la crrida 41 0,018 g . 291,6 K .

M =

62,364 mmHg mmHg L

mol K mmHg . 0,0108 L 495,929 mmHg

=61,115

g mol

=59,868

g mol

=56,705

g mol


M =

62,364 mmHg L

mol mol K 495,929 mmHg mmHg . 0,0098 L


M =

62,364 mmHg L

mol mol K mmHg . 0,0097 L 495,929 mmHg


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Al tener tdas las masas mlares en las distintas crridas /allams la masa mlar prmedi* para l c!al aplicams el prmedi aritm,tic1

 Masa mlar prmedi1

60,522 + 61,115 + 59,868 + 56,705 4

=59,5775

g mol

A cntin!ación mstrams en lista las masas mlares de las psi(les s!stancias "l%tiles1 Etilen+licl1 84 +ml Acetna1 6<*>< +ml Clr)rm1 22=*6 +ml Tetraclr!r de car(n1 263 +ml Anal An ali' i'and and !n pc pc ls ls pess pess mle mlec!l c!lar ares es de dic/ dic/as as s!st s!stanc ancia iass ( (ser ser"am "ams s $! $!ee el pes pes mlec!lar prmedi (tenid experimentalmente en el la(ratri es m!c/ m%s próxim a la acetna.

COMPARACI;N DEL PESO MOLECULAR TE;RICO Y EXPERIMENTAL: Reali'ams !n c!adr cmparati" entre el pes mlec!lar teóric & el experimental.

#*B5* 2: ,M*9*,>6 8E5 E& M5E,=5*9 #E>9, < E?E9ME6#*5 NP DE CORRIDA

0ESO

MOLECULAR 0ESO

CORRIDA 2 CORRIDA 4 CORRIDA 7 CORRIDA 3 0ROMEDIO

TEORICO +ml 8>*644 82*226 6=*<8< 68*:>6 6=*6::6

MOLECULAR

E@0ERIMENTAL +ml 6<*>< 6<*>< 6<*>< 6<*>< 6<*><


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MARGEN DE ERROR EXPERIMENTAL: EXPERIMENTAL: Cm sa(ems tda experimentación est% s!eta a !n mar+en de errr experimental & esta pr%ctica n p!ede ser la excepción* es pr ell $!e para mstrar res!ltads m%s cnt!ndentes /allams dic/ errr !tili'and la si+!iente )rm!la1

¿ V t − V e ∨ ¿ × 100 V t %Error =¿

 0rcentae de errr para la crrida 21 ¿ 58,08

g g −60,522 ∨ mol mol

¿

g 58,08 mol

× 100 =4,2

%Error =¿


g g −61,115 ∨ mol mol

¿

g 58,08 mol %Error = ¿

× 100 =5,23


g g −59,868 ∨ mol mol

¿

g 58,08 mol %Error =¿

× 100 =3,08


g g −56,705 ∨ mol mol

¿

g 58,08 mol %Error =¿

× 100 =2,37

 0rcentae de errr prmedi1 ¿ 58,08

g g −59,5775 ∨ mol mol

¿

g 58,08 mol

%Error =¿

× 100 =2,58


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CONCLUSIONES Recrdand ls (eti"s de la pr%ctica nm(rads en el cap#t!l 7 & t#t!l 4* decims $!e1 2. 0!di 0!dim ms dete determ rmin inar ar expe experi rime ment ntal alm mente ente la dens densid idad ad del del "ap "aprr del del l#$! l#$!id id " "l% l%ti till aplicand la )órm!la de densidades. 4. F!e psi(le psi(le determinar determinar experim experimentalm entalmente ente la masa masa mlar  pes mlec!lar mlec!lar del del "apr del del l#$!id "l%til !sand el m,td de -ictr -ictr Me&er. 7. Cmprendims Cmprendims & aplicams aplicams el )!ndament )!ndament del m,td m,td de -ict -ictr r Me&er. Me&er.

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DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LA MASA MOLAR O PESO MOLECULAR DE VAPORES DE LIQUIDOS VOLATILES

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