ANÁLISIS Y RESULTADOS
Datos obtenidos experimentalmente:
Peso de las sustancia = 1,0146 g Peso del tubo con desprendimiento = 22,82 g Peso del tubo y su contenido antes de calentar = 23,8309 g Peso de tubo y su contenido después de calentar = 23,7558 g Temperatura ambiente del laboratorio = 27ºC Temperatura del agua = 29ºC Volumen del oxígeno producido = 48 mL Presión atmosférica = 0,98 atm ó 744,8 mm Hg (Tabla 1) PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA
Temperatura (ºC) 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.
Presión (mmHg) 4.6 4.9 5.3 5.7 6.1 6.5 7.0 7.1 7.8 8.6 9.2 9.8 10.5 11.2 12.0 12.8 13.6 14.5 15.5 16.5 17.5 18.7 19.8
Temperatura (ºC) 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 35. 40. 45. 50. 55. 60. 65. 70. 75. 80. 85. 90. 95. 100. 105.
Presión (mmHg) 21.4 22.4 23.8 25.2 26.7 28.3 30.0 31.8 42.2 55.3 71.9 92.5 118.0 149.4 187.5 233.7 289.1 355.1 433.6 525.8 633.9 760.0 906.1
CÁLCULOS Y RESULTADOS
1- Gramos de oxígeno producido. 23,8309 g – 23,7558 g = 0,0751 g Sabemos que reaccionan 0,0751 g KClO4 →
KClO4 ∆
KCL + 2O2
g O mol 2 g O2=0,0751 KClO =0,0346 g O2 g 1 mol KClO 4∗138 KClO 4 mol 4∗2mol O2∗32
2- Moles de oxigeno producido.
moles O2=
0,0346 g =1,08125∗10−3 moles de O2 g 32 mol
3- Presión de oxigeno seco. Temperatura de agua es 29ºC presión de vapor de agua es 30,0 mm Hg según la tabla 1 PTotal =Patm =Pgas −Pagua Pgas =Ptotal −P agua PO =744,8 mm Hg−30,0 mm Hg 2
PO =714,8 mm Hg 2
4- Litros de oxigeno producidos en el experimento convertidos a condiciones normales (0ºC y 770 mm Hg). Experiméntales
m RT ( pm ) nRT PV =RnT ⇒V = = P
P
0,0346 g atm∗L ∗ 0,082 ∗( 300 K ) g mol∗K 32 mol V= ( 0,98 atm )
( )
(
)
V =0,0271 L⇒ 27,17 mL
A condiciones normales
V=
(
0,0346 g atm∗L ∗ 0,082 ∗( 273 K ) g mol∗K 32 mol
)(
)
(1 atm)
V =0,0242 L⇒ 24,23 mL 5- Volumen en litros que ocupa un mil de oxígeno en condiciones normales (volumen molar). Igualamos 2∗16 g O2 (1 mol O2)=1 mol ( ¿ 22.4 L ) 0.0346 g O2=x V molar =0.0346 gO 2∗( 22.4 L/2∗16 g O2 ) V molar =0,0242 L
6- % de error del volumen molar obtenido en el experimento. Calculamos el volumen molar experimental.
V exp=
V 0,0242 L = =22,38 L n 1,08125∗10−3
Sabes que el volumen teórico es igual 22,4 L entonces. %error=
%error=
|V teo −V exp| V teo
∗100
|22,4 L−22,38 L| 22,4 L
∗100
%error=0,089 ANÁLISIS
En la anterior practica para la determinación de un volumen molar de un gas, se debe tener en cuenta la ley de los gases parciales y la presión de vapor de agua, ya que en nuestra muestra hubo desprendimiento de gas y por las leyes mencionadas se llegó a determinar las proporciones que se acercan más al comportamiento de un gas ideal a las condiciones normales de laboratorio, Según una parte de la ecuación (V/n=RT/P) despegada de la ecuación de ley de los gases ideales. El perclorato de potasio es una sal inorgánica con la fórmula química KClO4. Al igual que otros percloratos, esta sal es un fuerte oxidante y potencialmente reacciona con muchas sustancias orgánicas. Es obtenido usualmente como un sólido cristalino incoloro. El KClO4 es un oxidante en el sentido que transfiere exotérmicamente oxígeno a los materiales combustibles, incrementando ampliamente su tasa de combustión relativa a la que presentan en el aire. Se puede aceptar tener variaciones al volumen molar ideal, la diferencia que nos dio es considerable por que la diferencia que existe entre el volumen recorrido y los datos teóricos no son elevados, lo cual indica que el calor proporcionado fue el adecuado. Esa diferencia de volúmenes podría deberse a diferencias en los cálculos producidos por redondeos de cifras significativas o también podrían deberse a problemas experimentales, de los cuales los principales pueden ser fuga de oxigeno debido a problemas del tapón (no estaba en buen estado), mala colocación del parafilm, o pasar a llevar la manguera del tapón y soltarla. Una fuga de oxigeno hubiera provocado que el volumen que este ocupara en una de las columnas fuese menor al que ocuparía si no hubiese fuga, o que influirá en los cálculos sobre todo en la parte final donde se divide el volumen ocupado por los moles de oxigeno calculados.
En la práctica se observó diferentes cambios, uno de ellos dependía de la cantidad de calor existente ya que como la temperatura es directamente proporcional a la presión el volumen de agua desplazada al calentar el perclorato de potasio este será mayor que al calentarlo en disminuir la temperatura. Muchas veces las reacciones no se dan en un porcentaje del 100% debido a que existen factores que hacen que la reacción no sé de por completo por ejemplo la impureza de una sustancia la temperatura o también pueden haber cálculos o mediciones erróneas por parte de los estudiantes ya sea pesando una sustancia. Además debemos tener en cuenta que existe como factores las condiciones de laboratorio. También debemos tener en cuenta las leyes de boyle que afirma que la presión es inversamente proporcional al volumen de un gas cuando la temperatura es constante y la ley de charles dice que a presión constante el volumen es directamente proporcional a la temperatura. De estas leyes se puede decir que si en el montaje anterior se aumenta la temperatura y se disminuye la presión el volumen del gas aumenta y si disminuimos la temperatura y aumentamos presión sucede lo contrario, aunque en ambas leyes se pueden observar que la masa permanece constante. CUESTIONARIO
1- Si el oxígeno no fuera molecular (O2) sino atómico (O). ¿Cuál hubiera sido el volumen que se hubiera obtenido en las condiciones ambientales del experimento? R/ 0,0346 g atm∗L ∗ 0,082 ∗( 300 K ) g mol∗K 16 mol V= 0,98 atm
(
)(
)
V =0,0542 L
2- Calcule la densidad en gramos por litros del oxígeno gaseoso que obtuvo en las condiciones ambientales del experimento. R/
densidad O2=
m v
densidad O2=
0,0346 g 0,0242 L
densidad O2=1,429
g L
3- Si en el experimento que se acaba de efectuar no hubiera igualado los niveles de agua. Y si el nivel de agua en el probeta hubiera quedado 10 cm más alto que el nivel del agua en el vaso, ¿Cómo se habría afectado la determinación experimental en el volumen molar de un gas. Le hubiera dado un valor más alto o más bajo que el valor real. Explique. R/ A medida que la cantidad de vapor aumenta y por tanto la presión en el interior de la ampolla, se va incrementando también la velocidad de condensación, hasta que transcurrido un cierto tiempo ambas velocidades se igualan. Llegados a este punto se habrá alcanzado la presión máxima posible en la ampolla (presión de vapor o de saturación) que no podrá superarse salvo que se incremente la temperatura. Por consiguiente se obtendría un valor más bajo que se obtuvo experimentalmente. 4- Seguramente que el volumen molar bajo condiciones ambientales del laboratorio que se obtuvo experimentalmente para el oxígeno no corresponden exactamente al valor de 22.4 litros por mol. Debido a posibles errores en el método utilizado Explique 3 posibles causas de errores y explique cómo podría mejorar el método experimental utilizado para obtener un valor más exacto del volumen molar. R/ Errores al momento de realizar las mediciones correspondientes en la práctica, ocurren en todas las experiencias de laboratorio y depende de la ejecución de la práctica y de los instrumentos para medir. No se regula el calentamiento y la evolución de la reacción de obtención de oxigeno fue muy rápida por lo que el nivel del gas no quedo a nivel del agua. El estado de las materiales y reactivos en lo que influye su funcionalidad, incluyendo también la pureza de os reactivos debido a que su funcionamiento no es adecuado para la práctica, procedimiento que fracase por que las medidas no son precisas. 5- Qué porcentaje de KClO3 utilizado por usted en el experimento, se le descompuso por calentamiento. R/ Peso inicial = 23,8309 g Peso final = 23,7558 g %Desconpuesto=
peso final ∗100 peso inicial
%Descompuesto=
23,7558 ∗100 23,8309
%Descompuesto=99,68
6- ¿Es el volumen una propiedad extensiva o intensiva? Justifique su respuesta. R/ El volumen es una propiedad extensiva o general debido a que es aquella propiedad de un cuerpo cuyo valor medible depende de la cantidad de materia; ejemplos de esto son: peso, inercia, entre otros. Lo contrario a las propiedades intensivas o específicas; que son propiedades que no dependen de la cantidad de materia, sino de su naturaleza, estas propiedades son importantes porque permiten distinguir a un cuerpo de otro. Pueden ser físicas como: la densidad, la conductividad eléctrica y calorífica, la elasticidad, maleabilidad, cambios de estado o químicas como: la fuerza oxidante, la acidez o basicidad, combustibilidad, capacidad de combinación (estado de oxidación), electronegatividad, entre otras. 7- Calcule la presión que ejerce el oxígeno en la probeta. Haga las correcciones de presión debidas a que el gas cuyo volumen se determinó es una mezcla de oxígeno y de vapor de agua. Presión atmosférica = 0,98 atm
Presión de vapor de agua a (20ºC) = 30,0 mm Hg ⇒ 0,039 atm PT =P O + Pvapor H 2
2
O
PO =PT −Pvapor H O 2
2
¿ 0,98 atm−0039 atm
¿ 0,941 atm
