Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica
Experimento N°9: Uso de las leyes de los gases en la determinación de Hidrogeno carbonato de sodio en una muestra de Alka-Seltzer
Integrantes: Henry Molina 3-742-325 Joel Torres 8-936-1563 Martin Tejera 6-722-1563 Ariel Vallejos Vallejos 8-944-2308 8-944-2308
Grupo 1IE701 (A)
Mesa A, Gaveta #43
Prof. José Falconett
Día del laboratorio: lunes 18 de junio
Horario 9:30-11:55 A.M.
Fecha de Ejecución del Laboratorio: lunes, 11 de junio
Objetivo General
Utilizar la ecuación de gas ideal para efectuar cálculos de presión, volumen, temperatura y cálculos estequiométricos para determinar el porcentaje de pureza que relacionan las muestras gaseosas.
Objetivos Específicos
1. Calcula el volumen de CO 2 utilizando la ley del gas ideal. 2. Determina la masa de hidrogeno carbonato de sodio contenido en una tableta de Alka-Seltzer utilizando la ley de los gases. Marco Teórico
Las leyes fundamentales de los gases o leyes volumétricas son las siguientes:
Ley de Avogadro:
Avogadro Avogadro descubre descubre en 1811 1811 que que a presión presión y temperatur temperatura a constantes constantes,, la misma cantidad de gas tiene el mismo volumen independientemente del elemento químico que lo forme
El volumen (V) es directamente proporcional a la cantidad de partículas de gas (n) independiente del elemento químico que forme el gas
Por lo tanto: V1 / n1 = V2 / n2
o
Lo cual tiene como consecuencia que:
Si aumenta la cantidad de gas, aumenta el volumen
Si disminuye la cantidad de gas, disminuye el volumen
Ley de Boyle: Boyle descubrió en 1662 que la presión que ejerce un gas es inversamente proporcional a su volumen a temperatura y cantidad de gas constante: P = k / V → P · V = k (k es una constante).
Por lo tanto: P1 · V1 = P2 · V2 Lo cual tiene como consecuencia que:
Si la presión aumenta el volumen disminuye Si la presión disminuye el volumen aumenta
Nota: también se llama Ley de Boyle-Mariotte pues la descubrió de forma independiente en 1676. Ley de Charles:
Charles descubrió en 1787 que el volumen del gas es directamente proporcional a su temperatura a presión constante: V = k · T (k es una constante). Por lo tanto: V1 / T1 = V2 / T2 Lo cual tiene como consecuencia que:
Si la temperatura aumenta el volumen aumenta Si la temperatura disminuye el volumen disminuye
Nota: también se llama Ley de Charles y Gay-Lussac. Ley de Gay - Lussac:
Gay-Lussac descubre en 1802 que la presión del gas es directamente proporcional a su temperatura a volumen constante: P = k · T (k es una constante). Por lo tanto: P1 / T1 = P2 / T2 Lo cual tiene como consecuencia que:
Si la temperatura aumenta la presión aumenta Si la temperatura disminuye la presión disminuye
Ley de los Gases Ideales: Los gases ideales poseen las siguientes propiedades:
Las moléculas del gas se mueven a grandes velocidades de forma lineal pero desordenada La velocidad de las moléculas del gas es proporcional a su temperatura absoluta Las moléculas del gas ejercen presión sostenida sobre las paredes del recipiente que lo contiene
Los choques entre las moléculas del gas son elásticas por lo que no pierden energía cinética La atracción / repulsión entre las moléculas del gas es despreciable Para estos gases ideales se cumple la siguiente ley: P·V=n·R·T Donde n son los moles del gas y R la constante universal de los gases ideales. Ley General de los Gases:
La Ley General de los Gases consiste en la unión de las siguientes leyes: Ley de Boyle: P1 · V1 = P2 · V2 Ley de Gay-Lussac: P1 / T1 = P2 / T2 Ley de Charles: V1 / T1 = V2 / T2 Todas ellas se condensan en la siguiente fórmula: P1·V1 / T1 = P2·V2 / T2 Ley de Graham:
Formulada por Graham descubrió en 1829: Las velocidades de efusión (salida a través de poros) y difusión (expansión hasta ocupar el volumen del recipiente) de los gases son inversamente proporcionales proporc ionales a la raíz cuadrada de sus masas molares: v1 / v2 = (M2 / M1)-1/2 dónde: v1, v2 son las masas de difusión / efusión del gas y M2, M1 son las masas molares Ley de Dalton:
Formulada por Dalton en 1801. La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones que ejercen cada uno de los gases que la componen. A la presión presión que ejerce ejerce cada cada gas de la mezcla se denomina denomina Presión Presión Parcial. Parcial. Por lo tanto tanto esta ley se puede expresar como: PTotal = p1+p2+...+pn Donde p1, p2, ..., pn son las presiones parciales de cada uno de los gases de la mezcla. Síntesis de laboratorio
En este laboratorio se realizo un experimento para la determinación de Hidrogeno carbonato de sodio en una muestra de Alka-Seltzer. En principio se hizo la calibración del aparato de medición bajo las indicaciones del profesor y con su ayuda. Luego de la calibración se procedió a realizar las preparaciones dadas por
la guía de laboratorio para así poder empezar el procedimiento. Al tener todo preparado se realizo 3 veces el procedimiento de mezclar el fragmento de AlkaSeltzer con la disolución de HCl 6M y tomar las medidas obtenidas. Se anotaron los resultados obtenidos y se realizaron las operaciones pertinentes para los cálculos. Diagrama de flujo
Inicio
Armar el aparato,
Preparar en un vaso químico de 250
siguiendo las
mL una solución saturada de CO2,
indicaciones del
adicionando 150 mL de H2O, 2 mL de HCl 6M y dos tabletas de alka-seltzer .
profesor
Humedezca la conexión y asegure
Si
Revisar
Llene la bureta y el bulbo (thistler)
si tiene
con la solución saturada de CO2.
e sc a e
no Tome una tableta de alkaAjustar los niveles de la
seltzer y sin tocarla con las
solución en la bureta y el bulbo de manera que
manos, fracciónela en dos mitades para luego una de
ambos coincidan. Registre
las mitades fraccionarla en
el volumen inicial.
partes de entre 0.2 y 0.3 g.
Tome uno de los Erlenmeyer y con ayuda de un compañero rápidamente coloque uno de los fragmentos de alka-seltzer en su
Fin
interior mientras que el otro luego de introducido el fragmento coloca el tapón de caucho. Repita este proceso con los dos últimos Erlenmeyer y anote el volumen máximo de solución desplazado en la bureta en cada una de las ocasiones para así obtener un promedio
Prepare tres Erlenmeyer de 250 ml con 5 ml m l de HCl 6 M
Datos
1. Peso de los fragmentos de Alka-Seltzer Masa1= 0.18 g Masa2= 0.20 g Masa3= 0.21 g 2. Volumen de CO 2 desplazado V1= 31.3 mL V2= 30.8 mL V3= 30.4 mL 3. Temperatura del laboratorio= 22°C 4. Presión atmosférica (mm de Hg) en el laboratorio = 753 mm Hg 5. Presión del vapor de agua a 22°C= 19.8 mm Hg 6. Volumen de HCl 6M utilizado= 5 ml Cálculos
1. Masa promedio de los fragmentos
2. Volumen promedio de CO 2 desplazado
3. Volumen de CO 2 absorbido por el HCl (factor de corrección)
4. Volumen total de CO 2 generado en la reacción
5. Presión de CO 2
6. Moles de CO2
7. Moles de NaHCO 3 consumidos
8. Gramos de NaHCO 3
9. Porcentaje de pureza de NaHCO 3
Cuestionario 1. Explique los distintos valores de la constante de los gases ideales de acuerdo a las unidades de las variables de estado.
R: La constante que hemos utilizado en nuestros cálculos es R=0.0821 (atm x L) / (mol x K), se escoge la constante const ante dependiendo de las unidades con las que estemos trabajando. Si la hubiéramos dejado en mmHg, sería R=62.36 (mmHg x L) / (mol x K), en el que sólo cambiaría las unidades de presión, todas las demás unidades (Volumen = L, cantidad de sustancia= moles, Temperatura= K) se mantendrían iguales para la mayoría de las constantes disponibles para los cálculos. También se pueden realizar los cálculos con la presión en Pascales con la constante R=8.32 (Pa x m 3) / (mol x K), en el que sólo cambiarían las unidades de presión en e n Pascales y el volumen en metros cúbicos; o su equivalente R=8.32(kPa x L)/(mol x K) con las unidades de presión en kilo Pascales y el volumen se mantendría en litros. Otros valores de la constante de gases R utilizan las variables de energía en vez de presión por volumen como: 1.99 cal/(mol x K) utilizando las calorías como unidades de energía en la constante mientras se mantienen las l as unidades de mol x K (cantidad de la sustancia por la temperatura en kelvin), o 8.31 J/(mol x K) reemplazando calorías por Joules. 2. ¿Por qué se debe emplear la escala de temperatura absoluta, en lugar de la escala Celsius, para los cálculos con las leyes de gases? R: Se debe emplear la escala de temperatura absoluta Kelvin porque esta es una escala absoluta que su cero coincide con el cero absoluto (-273°C). Esta escala es siempre positiva así que la escala es muy útil en algunos cálculos ya que algunos tienen un punto de ebullición tan bajo que solo se encuentran en estado gaseoso, para encontrarlos de forma líquida o incluso sólida hay que baja la temperatura considerablemente y la escala Kelvin es siempre positiva a diferencia de la Celsius que te pueden dar resultados negativos. Además, todos los valores disponibles de la constante R que se utilizan en los cálculos con las leyes de los gases se trabajan en unidades de Kelvin, siendo esta la escala de temperatura absoluta en el sistema internacional, en vez de Celsius. Si se utilizara Celsius, no se podrían realizar cálculos de ningún tipo ya que ninguna constante trabaja con Celsius.
3. En qué condiciones un gas se comporta idealmente. idealmente . ¿Se cumple esta condición en la experiencia? Explique. R: Un gas se comporta idealmente en condiciones de presión y temperatura estándar. Los gases ideales son los que siguen de forma perfecta las características del estado gaseoso y cumplen sus leyes. No existe ningún gas real que las cumpla. Por lo tanto, no se cumple esta condición en la experiencia. 4. Compare % de NaHCO3 con sus compañeros. Determine % utilizando el promedio obtenido con los compañeros vs el señalado en la etiqueta de la tableta. R. Mesa A Mesa B Promedio Etiqueta 59.39%
54.6%
% =
4.+.3 2
= 56.995%
59.88%
5. Identifique las posibles fuentes de errores experimentales a. calibrar de forma incorrecta el aparato b. No verificar si el aparato cuenta con fugas en las uniones c. Contaminar las muestras de los reactivos d. No pesar correcta mente los reactivos e. Manejo inapropiado de los reactivos Recomendaciones
-Tener cuidado con los errores de paralaje a la hora de medir los volúmenes. -Tener cuidado con el uso de las cifras significativas a la hora de realizar cálculos para evitar la dispersión del error. - Equilibrar bien los equipos y evitar que haya escape en las uniones. Reforzar las conexiones humedeciéndolas en caso de que sea necesario. - Utilizar el valor de la constante R adecuada de acuerdo a las unidades que se están usando. - Utilizar los valores correctos de la presión atmosférica del salón de laboratorio y la presión de vapor del agua a la temperatura del salón. Conclusión
En resumen, se han logrado realizar satisfactoriamente la relación de presión, volumen, temperatura y masa molar mediante el uso de la ley de los gases ideales y la ley de las presiones parciales de Dalton para así obtener los cálculos del
volumen de CO 2 utilizado y el porcentaje de masa de hidrógenocarbonato de sodio en una muestra de alka-seltzer con la ayuda del uso de cálculos estquiométricos.
Infografía
Chang R. & Kenneth A, G. (2015) Química, 11 edición. Editorial Mc Graw-Hill. Química General, Folleto de Laboratorio para Estudiantes de Ingeniería, Tercera Edición. https://es.slideshare.net/braybatista/el-estado-gaseoso-gases-reales-e-ideales-ypresion-temperatura-y-volumen https://www.quimicas.net/2015/06/leyes-de-los-gases.html https://okdiario.com/curiosidades/2017/07/12/constante-gases-1133979 http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/521-leyes-de-los-gasesideales.html https://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_los_gases_ideales
