REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA MERIDA, EDO. MERIDA
DETERMINACION DEL PESO MOLECULAR DE UN LÍQUIDO DESCONOCIDO Y PESO EQUIVALENTE DE UN METAL DESCONOCIDO.
Br. Marianny Godoy C.I. 21.209.114 Br. María Rojas C.I. 20.940.086
25 de febrero de 2013
Introducción
Se define como gas ideal, aquel donde todas las colisiones entre átomos o moléculas son perfectamente elásticas, y en el que no hay fuerzas atractivas intermoleculares. En tales gases toda la energía interna está en forma de energía cinética y cualquier cambio en la energía interna va acompañado de un cambio en la temperatura. La ecuación que representa la ley de los gases ideales o perfectos, al estar basada en las leyes individuales de los gases, siempre y cuando tengan un comportamiento ideal, resume la relación entre la masa de un gas y las variables presión, volumen y temperatura. Dicha ecuación es válida para gases reales, en condiciones de temperatura alta y baja presión. El método de vapor condensable se utiliza para determinar la masa molecular de una sustancia la cual se vaporiza sin descomposición. Este método consiste en evaporar completamente la temperatura constante de un líquido cuyo peso molecular se desconoce, en un recipiente de volumen y masa conocida. Se determina la masa del líquido condensado dejándolo enfriar previamente. La ley de los gases ideales permite llevar a cabo el método del vapor condensable, ya que, conociendo el volumen del recipiente que contiene el vapor, la masa de la sustancia, la temperatura en que se evaporó, la presión dentro del recipiente (el agujero en el papel aluminio es para igualar la presión dentro del recipiente con la presión atmosférica) y la constante de los gases ideales, se puede calcular el número de moles de la sustancia contenidos en el recipiente, usando dicha ley. Además, conociendo este último dato, se puede calcular el peso molecular de la muestra, haciendo de nuevo uso de la ley del gas ideal. El peso equivalente o peso de combinación es la cantidad de una sustancia capaz de combinarse o desplazar una parte en masa de H2, 8 partes en masa de O2 o 35,5 partes en masa de Cl2. Existen diversos métodos para determinar experimentalmente el peso equivalente de metales como lo son: Desplazamiento del H 2; utilizado para elementos que liberan al H2 a partir del agua, alcohol o una solución diluida de un ácido o un álcali. Por ejemplo, para Zn, Fe, Mg, Ma, Al. Método de los óxidos; se basa en la formación del óxido del elemento, y el proceso inverso. Métodos de los cloruros; se basa en la facilidad de obtención de los cloruros de muchos elementos y su conversión en AgCl (sal prácticamente insoluble). Método electrolítico; se basa en la segunda ley de la electrólisis de Faraday. El método de los óxidos consiste en obtener el oxido del metal por reacción directa o indirecta. La oxidación indirecta se prefiere cuando el oxido requerido no se obtiene fácilmente por reacción directa. Cuando se oxida con acido nítrico se obtiene el nitrato del metal, el cual se calienta fuertemente para obtener por descomposición el oxido correspondiente.
Determinación de la masa molecular de un compuesto químico por el método de vapor condensable.
Se procedió a pesar tres conjuntos conformados por un erlenmeyer, un trozo de papel aluminio y una goma elástica, dando como resultado:
Conjunto 1: (32.434 ± 0.001) g. Conjunto 2: (32.205 ± 0.001) g. Conjunto 3: (44.957 ± 0.001) g.
Se vertió en cada erlenmeyer 3ml de un liquido desconocido (liquido problema) y luego se cubrió con el trozo de papel aluminio ajustándolo al cuello con una goma elástica. Se perforo el papel aluminio con la punta de una aguja y se cubrió de nuevo con otro trozo de papel aluminio y se ajusto con una goma. Se llevo el erlenmeyer al baño de maría dejando vaporizar el líquido problema. Se tomo la temperatura del baño para cada conjunto por separado cuando el líquido problema se vaporizo, arrojando los siguientes valores:
Conjunto 1: (92 ± 1) °C Conjunto 2: (91 ± 1) °C Conjunto 3: (88 ± 1) °C
Se quito el papel aluminio externo y la goma que lo sujeta, temiendo cuidado de secar el erlenmeyer con un papel absorbente. Luego se deja reposar los erlenmeyer fuera del baño de maría hasta que entren en equilibrio con la temperatura ambiente, se pesaron los conjuntos nuevamente y obtuvieron los siguientes resultados:
Conjunto 1: (32.713 ± 0.001) g. Conjunto 2: (32.330 ± 0.001) g. Conjunto 3: (45.171 ± 0.001) g.
Posteriormente, con ayuda de un cilindro graduado y una bureta, se procedió a medir el volumen de cada erlenmeyer:
Erlenmeyer del conjunto 1: (71.9 ± 1.1) ml. Erlenmeyer del conjunto 2: (70.7 ± 1.1) ml. Erlenmeyer del conjunto 3: (71.3 ± 1.1) ml.
Se calculo la masa del vapor restando el peso del conjunto con el líquido problema, menos el peso del conjunto medido inicialmente:
Masa del vapor del conjunto 1: (0.279 ± 0.001) g. Masa del vapor del conjunto 2: (0.125 ± 0.001) g. Masa del vapor del conjunto 3: (0.214 ± 0.001) g.
Después de los resultados expuestos, aplicando la formula de los gases ideales se obtuvo los moles del líquido problema para los 3 conjuntos (con P = 643mmHg):
Conjunto 1: n = 2.03x10-3 molg. Conjunto 2: n = 2.00x10-3molg. Conjunto 3: n = 2.02x10-3molg.
Haciendo de nuevo uso de la ley del gas ideal se conoció el peso molecular del líquido problema:
Conjunto 1: 137.27 g/molg. Conjunto 2: 62.40 g/molg. Conjunto 3: 105.01 g/molg.
Determinación del peso equivalente de un metal.
Se calentó un crisol junto con su tapa por 10min. Luego se dejo reposar sobre una rejilla metálica hasta que entró en equilibrio con la temperatura ambiente para posteriormente pesarlo. Estos pasos se repitieron con la finalidad de obtener un margen de error menor en la pesada.
Peso #1: (42.499 ± 0.001) g. Peso #2: (42.498 ± 0.001) g.
-Se observo que la diferencia entre las dos pesadas es el margen de error de la balanza. Se coloco el crisol con la muestra de metal desconocido y se peso, obteniendo el siguiente resultado
Peso del crisol con tapa + muestra: (42.539 ± 0.001) g.
Se llevo el crisol con el metal a la campana de gases, colocándolo sobre la rejilla metálica. Se añadieron lentamente 2ml de acido nítrico concentrado. Luego, se dejo reposar hasta que
ceso el desprendimiento de gases. Se calentó nuevamente el crisol hasta dejarlo seco para posteriormente sacarlo de la campana. Se calentó intensamente por 20min con el mechero bunsen. Se dejó enfriar sobre la rejilla metálica para que alcanzara la temperatura del ambiente y proceder a pesarlo nuevamente. Se realizó este paso dos veces:
Peso #1: (42.549 ± 0.001) g. Peso #2: (42.548 ± 0.001) g.
-Se observo que la diferencia entre las dos pesadas es el margen de error de la balanza. Se calculo la masa del metal restando la masa del crisol con el metal menos la masa del crisol:
Masa del metal #1: (0.040 ± 0.001) g. Masa del metal #2: (0.041 ± 0.001) g.
Luego se calculo la masa del oxido restando la masa del crisol con el oxido menos la masa del crisol:
Masa del oxido #1: (0.050 ± 0.001) g. Masa del oxido #2: (0.050 ± 0.001) g.
Por lo tanto la masa del oxigeno que se combino con el metal sería el resultado de la resta de la masa del oxido menos la masa del metal que sería:
Masa del oxigeno #1: (0.010 ± 0.001) g. Masa del oxigeno #2: (0.009 ± 0.001) g.
Por último se calculo el peso equivalente del metal mediante el desarrollo de la siguiente fórmula: ( ) ( )
Peso equivalente #1: 32.000 g Peso equivalente #2: 36.444 g
Discusiones y Conclusiones
En la determinación del peso molecular del líquido desconocido, se realizo el mismo proceso 3 veces con diferentes materiales y el mismo liquido problema por ende se podría suponer que los valores deberían ser los mismo o cercanos por los errores de medición. En promedio, el peso molecular del líquido es 101.560g/molg con una desviación estándar de ±30.663g/molg. Esto indica que hay un gran margen de error en las mediciones, esto puede ser debido a que la liga pudo estar un poco floja en la primera capa, lo que permitió cierta salida de gas por las paredes del papel de aluminio. Como la desviación estándar es tan grande, no se puede concluir cual es el liquido desconocido o liquido problema. En el cálculo del peso equivalente del metal desconocido se repitió el procedimiento calentamiento-pesada 2 veces para verificar que el peso sea constante es decir que la diferencia entre las pesadas es el margen de error de la balanza. En promedio el peso equivalente de metal es de 34.222g con una desviación estándar de ±2.222g. Con estos valores, se puede concluir que el metal desconocido es el cobre cuyo peso equivalente es 32g, ya que es el valor que se encuentra entre el rango de valores que nos da la media y la desviación, que se encontró en una tabla de pesos equivalentes de diversos elementos. La magnitud de la desviación se debe a la apreciación de la balanza, y la propagación del error que esto conlleva en las operaciones aritméticas del procedimiento.
Referencias Electrónicas
http://es.wikipedia.org/wiki/Equivalente. Equivalente. Consultado 24 de febrero de 2013. http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales. Ley de los gases ideales. Consultado 24 de febrero de 2013. http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/quimica/1_anio/quimigeral/Masa_Equivalente6. pdf. Trabajo practico. Masa equivalente. Consultado el 24 de febrero de 2013.
Referencias Electronicas
