Informe Fisicoquimica 1-Gases

UNMSM Facultad de Quimica e Ing.Quimica

Laboratorio de Fisicoquimica I

Gases Profesor: Anibal Figueroa Integrantes: !ean Pierre "amos #ilc$e% "afael &enitago'a &enitago 'a (anta Fec$a de Practica: )* de setiembre del +*), Fec$a de -ntrega: +) de setiembre del +*), (urno: !uees /)) A.M. Gru0o: A1 )

Indice I2Introducci3n 4 II2"esumen 5 III2Princi0ios

(e3ricos

, I#2Procedimiento

-60erimental

7 #2(abulaci3n

de

8atos

'

"esultados

9 #I2;lculos

'

-
)) +

de

;lculos

#II28iscusi3n

de

"esultados

)= #III2onclusiones

'

"ecomendaciones

)7 I>2A0?ndice )/ >21ibliografia +*

Introduccion La 0alabra gas fue inentada 0or el cientifico !an 1a0tista an @elmont en el siglo >#II 0roeniente del griego kaosdesorden2B es un estado de agregacion de la materia en el cualC ba
momento ' energDa cin?tica2. Los gases reales que m;s se a0ro6iman al com0ortamiento del gas ideal son los gases monoat3micos en condiciones de ba
5

"esumen -n esta 0rimera 0ractica de gases se tiene como ob
,

Princi0ios (e3ricos )2Gas:-s un estado de agregacion de la materiaC donde las moleculas se encuentran en moimiento caotico debido a su alta energia cineticaC sus moleculas estan se0aradas debido a la fuer%a de re0ulsion que 0realece sobre la fuer%a de atraccion. Se clasifican como: a2Gas Ideal.Gas $i0otetico en las cuales sus 0articulas no tienen atraccion ni re0ulsion entre ellasc$oques 0erfectamente elasticos2. La energDa cin?tica es directamente 0ro0orcional a la tem0eratura en un gas ideal. -l olumen es insignificante en com0aracion al olumen que las contiene.Se 0uede usar la ecuacion de los gases ideales:  PV = RTn… .. ( 1 )

A$ora esta ecuacion se usa cuando no $a' cambios en PC(C#CnB 0ero si e6isten cambios en estos se debe usar lo siguiente:  P1 V 1  P2 V 2

=

T 1

T 2

b2Gas "eal. Un gas realC en o0osici3n a un gas ideal o 0erfectoC es un gas que e6$ibe 0ro0iedades que no 0ueden ser e60licadas enteramente utili%ando la le' de los gases ideales. Presentan fuertes atracciones molecularesC siendo el olumen de las moleculas significatio res0ecto al total. -6isten arias ecuaciones llamadas ecuaciones de estadoC entre ellas esta la ecuacion de 1ert$elot:  PV =nR´ T …. ( 2 )

( )

 PV =

[

(

2

)]

9 T C  P 6 T C   m TR 1 + … .. ( 3 ) 1− 2 128 PC  T   M  T 

-n las ecuaciones +2 ' 42: Mmasa molecular de la muestra mmasa de la muestra "constante de los gases ideales "correccion 0ara desiacion de idealidad PC#C(PresionC #olumen ' (em0eratura del gas PC(Presion ' (em0eratura critica del gas +28ensidad de Gases

=

a28ensidad absoluta: La densidad o densidad absoluta es la magnitud que e60resa la relaci3n entre la masa ' el olumen de una sustancia. b28ensidad "elatia: La densidad relatia de una sustancia es la relaci3n e6istente entre su densidad ' la de otra sustancia de referencia La densidad de un gas se calcula de la siguiente forma:  ρ=

m PM  … … .( 4)  = V   R ´ T 

42"elaci3n de a0acidades alorificas de los Gases a0acidad alorifica de los gases:-s la cantidad de calor necesaria 0ara elear la tem0eratura de una sustancia en un grado. @a' + ti0os de ca0acidad calorificaC a 0resion constante ' a olumen constante. La relacion entre ambasC conocida como E de0ende de si el gas es monoC di o 0oliatomico ' 0uede ser determinada e60erimentalmente mediante el metodo de l?ment ' 8esormes. Mediante este metodoC en un sistema a 0resion su0erior a la atmosfericaC se reali%a una e60ansion adiabaticaC ' luego un calentamiento a olumen constanteB 0ara un sistema de este ti0o se cum0le: C  p C v

=

ln P 1−ln P 0 ln P 1−ln P 2

… … .. ( 5 )

 si el cambio de 0resion es 0equeOoC sabiendo que 0g$: γ =

C  p C v

=

h1 h1− h2

… … . (6 )

7

Procedimiento -60erimental )28eterminacion de la 8ensidad de Gases 0or el Metodo de #ictor Me'er: a2Instale el equi0o como se muestra en la Fig)2 b2oloque en un aso agua de caOoC $asta 4J5 de su olumenA2C ' dentro de este el tubo de a0ori%acion12C manteniendo cerrada la llae de la bureta F ' abierto el ta03n -. Llee el agua a ebullicion durante )* min. Mientras se este calentando el aguaC caliente una am0olla de idrioC retire el introdu%ca el ca0ilar en un aso que contenga una 0equeOa 0orcion de un liquido organico olatilcloroformo2C enfrie ' 0eselo con e6actitud. c2Abra la llae de la buretaC niele el agua $asta la marca inicial con la 0era. d2oloque el ta0on -C iguale los nielesC lea la bureta ' anote. "etire el ta0on - ' $aga que el niel llegue nueamente al niel inicial. e2"om0a el e6tremo de la am0ollaC introdu%cala ra0idamente en el tubo de a0ori%acion ' coloque inmediatamente el ta0on -. A medida que ba
/

d28e
9

(abulacion de 8atos ' "esultados (A1LA )ondiciones de Laboratorio2 Pmm@g2 (2 H@"

7,= +) 9,

(A1LA +8atos -60erimentales2 (abla +.).8ensidad2 Masa de la am0olla *.=7)+g

Masa del cloroformo *.),*)g

Pb #N " 7,5.//))+ mm@g *.*)/4 L *.*77

(0era2 +, teoa N2 ,.=/ gJL

#des0la%ado +*.,mL e60 a N2 /.+*+ gJL

( atmxL ) ( molxK )

(abla +.+.a0acidad alorifica2 $+ $+ $+ $+ $+0romedio2 E 0e60erimental2 e60erimental2

$)), cm +.9 4.5 4.4 4.) 4.)7, ).+7

$)+* cm ,.) 5.4 ,.* ,.+ 5.9 ).+/

$)4* cm 9.+ /.9 /.5 7.9 /.= ).5*

4=.*+4 !JmolK +7.7) !JmolK

(A1LA 48atos (eoricos2 (abla 4.).8ensidad2 PN ) atm

(N +74.), 

Pcloroformo2 (cloroformo2 teorico2 a N ,4.79 atm ,4=.,,  ,.=/ gJL

)*

(abla 4.+.a0acidad alorifica2 0teorico2 +9.+= !JmolK

teorico2 +*.9 !JmolK

Edel aireteorico2 ).5

(A1LA 5"esultados ' -H2 (abla 5.)."esultados2 teorico2 a N ,.=/ gJL

0e60erimental2 4=.*+4 !JmolK

e60erimental2 +7.7) !JmolK

Edel airee60erimental2 ).4

0 +4.)+H

 4+.,9H

Edel aire 7.)5H

(abla 5.+.-H2  a N 55.5H

))

alculos ' -
(100 − HR ) F  100

Pb C Pb : 0resi3n barom?trica ' 0resi3n barom?trica corregida. F: 0resi3n de a0or del agua a tem0eratura ambiente. @": H de $umedad del aire. (enemos como datos que: @"H9,H  P´ b=756 mmHg −

Pb7,=mm@g

F+52+4C77= mm@g

( 100 −95 ) (23.776 mmHg )

 P´ b=754.88112 mmHg

100

b2orri
=

T 2

=cte

b =¿ 754.88112 mmHg 1 =¿ P ´ ¿  P ¿

CN =¿ 1 atm=760 mmHg  P¿ V CN =! "

V 1=20,1 ml

T CN = 0  C =273 K 

T 1 =25  C =298 K 

( 754.88112 mmHg ) ( 20,1 ml ) (760 mmHg ) V CN  = 298 K 

273 K 

#N  )/.4 ml  *.*)/4 L c28etermine la densidad te3rica del a0or a NC usando la ecuaci3n de 1ert$elot.

 ρ=

 PM  ´ 

 R T 

´ 

[

 R = R 1 +

8onde:

)+

9 T c P 128 P c T 

(

1−

6 T c 2

T 

2

)]

(c @l42,4=.,,  Pc @l42,4.79 atm PN) atm (N+74  "eem0la%ando tenemos que:  R

 R

´ 

=

(

)[

(

6 ( 536.35 K ) 9 x 536.35 K x 1 atm  atm x L 0.082 1+ 1− 128 x 54.2 atm x 273 K  mol x K  ( 273 K )2

´ 

=¿  *.*77

2

)]

atm x L molxK 

CN 

A$ora calculando  ρte#$%ca :

 PM  CN   ρte#$%ca= ´   R T  g

8onde:  M CHCl =119.4 mol 3

( 1 atm )  ρ

CN  te#$%ca

=

(

0.077

(

119.4

g mol

)

CN 

 ρte#$%ca=5.68

)

 atmx L  x (273 K ) molxK 

 g  L

d28etermine la densidad e60erimental del a0or a NC diidiendo la masa entre el olumen corregido . CN 

 ρexpe$%menal=

m V CN 

Masa del cloroformo: *.),*) g. #N )/.4 ml  *.*)/4 L CN 

 ρexpe$%menal =

0.1501 g  g = 8.202 0.0183 L  L

+2"elacion de a0acidades alorificas a28etermine la relaci3n de ca0acidades calorDficas 0ara cada altura inicial.

)4

Para ), cm: E  ),J),+.92).+5 E  ),J),+.52).+9 E  ),J),4.42).+/ E  ),J),4.)2).+= Para +*cm: E  +*J+*+.92).)7 E  +*J+*5.42).+7 E  +*J+*,.*2).44 E  +*J+*,.+2).4, Para 4* cm: E  4*J4*9.+2).55 E  4*J4*/.92).5+ E  4*J4*/.52).49 E  4*J4*7.92).4= b28etermine E 0romedio 0ara cada gas. Para ), cm: E  ).+9).+5).+/).+=2J5  ).+7 Para +* cm: E  ).)7).+7).44).4,2J5  ).+/ Para 4*cm: E  ).55).5+).49).4=2J4  ).5* E0romedio  ).+7).+/).5* J 4  ).4 c2A 0artir del 0romedio de γ  C calcule los  0 '  e60erimentales. Sabemos: C  p C v

=´γ 

C  p −C v = R

)5

Pero

C  p C v

 R= 8.314

γ´    ).4 '

=1.3=

13 10

&  mol x K 

C  p −C v =8.314

13 ' −10 ' =8.314

&  molxK 

&  molxK 

&  molxK 

' =2.771

Por lo tanto: C  p ( expe$%mental ) =36.023

&  mol x K 

C v ( expe$%mental ) =27.71

&  molxK 

42alcule los 0orcenta
(

| ρ ()RR*R=

CN 

 ρte#$%ca=¿

()RR*R=

CN  te#$%ca

CN 

 ρte#$%ca

5.68

(

)

− ρCN  expe$%menal|

 x 100

 g  L

|5.68− 8.202| 5.68

CN 

 ρexpe$%menal =8.202

)

 x 100

()RR*R = 44.4

b2-H E ()RR*R=

(

)

|γ te#$%co −γ expe$%mental| γ te#$%co

 x 100

),

g  L

γ te#$%co ( a%$e )  ).5

Pero:

()RR*R=

(

γ expe$%mental  ).4

)

|1.4 −1.3| 1.4

 x 100 ()RR*R  7.)5 H

c2-H 0

0 te3rico del aire  +9.+=

&  molxK 

0 e60erimental del aire    36.026

|

() =

|

() =

C  p te#$%co −C  p expe$%mental C  p te#$%co

29.26 + 36.026 29.26

&  molxK 

|

 x 100

|

 x 100

() =23.12

d2-H 

 te3rico del aire +*.9

 e60erimental del aire 

&  molxK 

27.71

&  molxK 

)=

|

() =

C v te#$%co −C v expe$%mental C v te#$%co

%

|

 x 100

|

)=

|

20.9 + 27.71  x 100 20.9

() =32.59

)7

8iscusion de resultados Para la densidadC se uso el metodo de #ictor Me'er ' una serie de calculos 0ara $allar la densidad teorica. Al efectuarlos nos da un error mu' grande 55.5H2C una ra%on 0or la cual nos da este error 0uede $aber 0asado 0orque usamos una sustancia mu' olatilC entonces al 0asarlo al tubo 0uede que se $a'a esca0ado algo de la sustancia. Para el metodo de l?ment ' 8esormes la relacion de ca0acidades calorificas salio 0or deba
)/

onclusiones ' "ecomendaciones •

• •

•

Las ecuaciones de gases ideales o reales de0enden de la 0resion ' la tem0eratura. uando la tem0eratura aumentaC la densidad disminu'e. La constante E a0arte de ser una relaci3n entre las ca0acidades calorDficasC tambi?n es una relaci3n en el incremento de 0resiones en el 0roceso adiab;ticoC entre el incremento de 0resiones en el 0roceso isot?rmico. -n esta 0r;ctica se eidenci3 la im0ortancia que tiene la a0licaci3n de la densidad de gases realesC mediante la ecuaci3n de 1ert$elot.

•

 (ener todos los instrumentos cerca 0ara que al trans0ortar la am0olla no se ea0ore la sustancia.  Sellar los tubos correctamente.  bserar bien la diferencia de alturas.  (ratar de no de
)9

A0endice U-S(INA"I ). -n qu? consiste el m?todo de "egnault 0ara la determinaci3n de los 0esos moleculares de las sustancias gaseosas. -ste m?todo se usa 0ara determinar los 0esos moleculares de las sustancias gaseosas a la tem0eratura ambiente ' se reali%a asD: Un matra% de idrio de unos 4** a ,** c.c. de ca0acidadC 0roisto de llaeC se eacRa ' 0esaC llen;ndolo a continuaci3n con el gas cu'o 0eso molecular se busca a una tem0eratura ' 0resi3nC 0rocediendo a 0esarlo de nueo. La diferencia de 0esos re0resenta el del gas  en el matra% cu'o olumen se determina llen;ndolo ' 0es;ndolo con agua o mercurioC cu'as densidades se conocen. on los datos asD obtenidosC se deduce el 0eso molecular buscado mediante la ecuaci3n M8"(JP -n un traba
+)

++

1ibliografia "a'mond $angCTQuimicaC)* edicion Gaston Pon% Mu%%oCTFisicoquimicaC/edicion !ose @ua0a'a 1arrientosCFisicoquimica

+4