UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUIMICA
Informe de Laboratorio ~ Físico Química I ~ INTE INTEGR GRA ANTES NTES : • • •
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INTRODUCCIÓN Jean Baptiste André Dumas demostró que el peso molecular de algunos compuestos orgánicos era directamente proporcional a la densidad de vapor del compuesto, y, usando este principio, creó un método para determinar los pesos atómicos, especialmente de gases y líquidos con bajos puntos de ebullición y cuyos vapores cumplen la ley de gas ideal: !"n#$
DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR I. OBJETIVOS % Determinar el peso molecular de aire atmos&érico' % (jercitarse en el manejo de la balan)a' %Aplicar los conocimientos adquiridos para el cálculo de la masa molar'
II. FUNDAMENTO TEÓRICO *' +A A$-./(#A +a atmós&era es la envoltura gaseosa que rodea el planeta y está compuesta principalmente por una me)cla de gases 0123 de nitrógeno, 4*3 de o5ígeno y *3 de otros gases6 que denominamos aire' A estos constituyentes 7ay que a8adir el vapor de agua concentrado en las capas más bajas, cuya cantidad depende de las condiciones climatológicas y la locali)ación geográ&ica, pudiendo variar entre el 93 y el 3' A medida que aumenta el vapor de agua, los demás gases disminuyen proporcionalmente' Dado que unos componentes tienen más peso que otros, e5iste una tendencia natural de los más pesados a permanecer en las capas más bajas 0o5ígeno por ejemplo6 mientras que los más ligeros se encuentran en las capas más altas' (sto e5plica porqué la mayor parte del o5ígeno se encuentra por debajo de los ;'999 pies de altitud, y porqué a medida que se asciende 0piense en el (verest6 disminuye la cantidad de o5ígeno presente en la atmós&era' (ste elemento gaseoso que denominamos aire tiene masa, peso y una &orma indeterminada' (s capa) de &luir, y cuando está sujeto a cambios de presión cambia su &orma debido a la carencia de una &uerte co7esión molecular, es decir, tiende a e5pandirse o contraerse ocupando todo el volumen del recipiente que lo /;.ina ) )$(,8A
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contiene' Dado que el aire tiene masa y peso, está sujeto y reacciona a las leyes &ísicas de la misma manera que otros cuerpos gaseosos' 4' #(.<-= A$>./?#<@A .e de&ine como presión a la cantidad de &uer)a aplicada por unidad de super&icie' De acuerdo con esta de&inición, presión atmos&érica es la &uer)a ejercida por la atmós&era sobre una unidad de super&icie, &uer)a que se debe al peso del aire contenido en una columna imaginaria que tiene como base dic7a unidad' +a altura de esta columna y por tanto el peso del aire que contiene, depende del lugar en que nos encontremos' A nivel del mar la columna que tenemos encima es mayor que en la cumbre del Aneto, la cual es a su ve) mayor de la que tendríamos en la cima del (verest' (sta circunstancia e5plica una primera cualidad del aire que nos interesa conocer: la presión atmos&érica cambia de &orma inversamente proporcional a la altura, a mayor altura menor presión' +a magnitud de este cambio es de * milibar por cada metros de altura lo cual equivale a **9 milibares cada *999 metros, o * pulgada por cada *999 pies apro5imadamente 0* mb cada mts' o * cada *999 &t'6' Debido precisamente a esta propiedad 0y a la menor densidad del aire6, los aviones que vuelan por encima de una altitud determinada deben estar provistos de sistemas de presuri)ación en la cabina de pasajeros'
;' $((#A$C#A Aunque e5isten &actores particulares que a&ectan a la temperatura del aire, como por ejemplo lo cercano o lejano que esté un lugar respecto a la línea del ecuador, su lejanía o pro5imidad a la costa, etc', un 7ec7o comn es que el calor del sol atraviesa la atmós&era sin elevar signi&icativamente su temperaturaE esta energía es absorbida por la $ierra provocando que esta se caliente y eleve su temperatura, la cual es cedida gradualmente a las capas de aire en contacto con ella'
F' #(+A@<-= (=$#( #(.<-= G $((#A$C#A .i calentamos una masa de gas contenida en un recipiente, la presión que ejerce esta masa sobre el recipiente se incrementa, pero si en&riamos dic7a masa la presión disminuye'
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directa entre temperatura y presión' Así, la presión del aire cálido es mayor que la del aire &río' Al escuc7ar las predicciones meteológicas, asociamos ya de &orma intuitiva altas presiones con calor y bajas presiones con &río' +a ley de compresión de los gases de HayI+ussac ya lo dice: +a presión de los gases es &unción de la temperatura e independiente de la naturale)a de los mismos'
' D(=.. HA.(.
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ara una misma masa gaseosa, podemos a&irmar que e5iste una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura' 1' #>@(.>. HA.(>.>. #(.$#<=H. rocesos reali)ados mientras se mantiene constante la masa del gas, y uno de sus otros ; &actores: !olumen, $emperatura o resión' 2' +(G D( B>G+(IA#<>$$( $ambién llamado proceso isotérmico' A&irma que, a temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión: ' +(G(. D( @NA#+(. G HAGI+C..A@ (n *294, +ouis Hay +ussac publica los resultados de sus e5perimentos, basados en los que Jacques @7arles 7i)o en el *121' .e considera así al proceso isobárico para la +ey de @7arles, y al isométrico para la ley de Hay +ussac' *9' +(G D( +>. HA.(.
/;.ina < )$(,8A
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III.MATERIALES Y REACTIVOS • • • • •
BC+B> D( DCA. B>BA D( !A@<> BA+A=OA J(#<=HA =<$#>H(=> HA.(>.>
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL * ' P colocar el bulbo de dumas ala bomba de vacio
4'I pesar el bulbo de dumas
;'I colocarla en nuestro sistema /;.ina * )$(,8A
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F'I(n la jeringa introducir *99ml de nitrógeno gaseoso
'I poco a poco introducir el nitrógeno al bulbo
M'Ipesar de nuevo el bulbo con el nitrógeno en su interior
1'I reali)ar los cálculos
V.CALCULOS ara determinar el peso del nitrogeno tenemos: /;.ina 1 )$(,8A
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A.A D(+ BC+B> A+ !A@<> " *;*'MMg A.A D(+ BC+B> @>= = 4 "*;*'1*;g A.A BC+B> @>= A<#( " *;*'1*1M Ctili)ando !"n#$ ara el nitrógeno del nitrógeno gaseoso es *;*'1*;I*;*'MM" 9'**MFg G del aire es *;*'1*1MI*;*'MM"9'*4*g ara *atm y 9'*+ *atm09'*+6"n 09'924604;6 n"9'99F*M4 moles 0estas son las moles que ocupa este recipiente6 ara 7allar su peso molecular : 0.1164 g g 0.1164
g de Nitrogeno gaseoso ∗ =27.96 1 mol mol g de Nitrogeno gaseoso ∗1 =27.96 mol 0.004162 0.004162 mol
0.121 g
∗1 mol=2930725 gdeaire 0.004162 0.121 g m ol ∗1 mol =2930725 gdeaire 0.004162 mol
VI .CONCLUSIONES +os resultados concuerdan con los valores verdaderos pero di&ieren con un error mínimo or &actores e5ternos la masa del aire puede variar por la 7umedad ' @oncluimos y rea&irmamos que el gas era de nitrógeno y que la masa molecular del aire es 4'914gmol
VII. Bibliografa
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*' Hlasstone .' $ratado de Química /ísica, @ap' F' 4' Hlasstone .' $ermodinámica para Químicos' ;' Al)ola A' anual de rácticas de $ermodinámica'
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