1. Práctica: Determinación del volumen molar de un gas
Nombre: Goicochea Silva, Aymar Alexander
2. Resumen:
El tema principal del laboratorio fue la determinación del volumen molar de un gas, para lo cual se procedió a pesar en la balanza analítica la cantidad de los reactantes a utilizar (KIO3 y MnO2), y luego de esto a mezclarlos en un tubo de ensayo, el cual se instala en un sistema utilizado para determinar el volumen molar del gas (en este caso el O2); el cual va desde el tubo ensayo sellado con un corcho por el cual pasa un manguera de caucho, la cual pasa por un depósito lleno de agua hasta llegar a una probeta totalmente llena de agua y boca abajo sumergida en el depósito. El tubo de ensayo se somete al fuego con un mechero y fue reaccionando por combustión pasando por una manguera de caucho a través del depósito lleno de agua y llegando a la probeta lleno de agua hasta el tope sumergido dentro del depósito; y al cabo de unos instantes la descomposición térmica del KIO3 fue haciendo que el O2 vaya desplazándose hacia la probeta para poder calcular el volumen molar de este.
3. Introducción:
Los gases son estado de agregación de la materia, de los cuales se dividen en gases reales e ideales, los gases reales son lo que existen y son aquellos con los que interactuamos continuamente, se dice que estos gases actúan como gases ideales en ciertas condiciones, es decir que se aproximan a cumplir este comportamiento a altas temperaturas y a bajas presiones, en cambio, los gases ideales son hipotéticos, aquellos formados por partículas puntuales; sin repulsión ni atracción entre ellas, además no ocupan un espacio y cumplen solo con las leyes de los gases ideales1. La ecuación de estado para gases se define por tres variables presión, volumen y temperatura; existe una ecuación de estado que expresa la relación que existe entre estas magnitudes con los gases ideales (PV = RTn, donde R= 0,082 atm*litro/K*mol y n es el número de moles del gas)2. Para la determinación del volumen de un gas realizado en la práctica, este podrá ser calculado a través de la descomposición térmica del yodato potásico (KIO3) usando como catalizador el óxido de magnesio (MnO2) en el cual se desprenderá cierta cantidad de oxígeno como se muestra en la siguiente reacción:
KIO3 + MnO2 KI +O2
El volumen molar de un gas se determinara a través del desplazamiento de agua ocasionado por el gas con el que se trabaja2; este procedimiento es el cual utilizamos para realizar la práctica.
4. Objetivos:
Los principales objetivos de este laboratorio son:
Calcular el volumen molar del gas (O2)
Aprender el método que se utiliza para hallar el volumen de un gas
5. Método:
En la práctica realizada en el laboratorio se procedió a calcular el volumen de un gas en condiciones normales para lo cual se utilizó:
Tubo de ensayo
KIO3
Probeta de 100 ml (como se puede observar en la imagen 1)
MnO2
Balanza analítica eléctrica (como se puede observar en la imagen N°2)
Mechero
Agua
Pinzas
Pipeta
(Imagen 1. Probeta de 100 ml con agua)
(Imagen 2. Balanza analítica eléctrica)
Para determinar el volumen molar de O2, se instaló un sistema que consistía en que el deposito este lleno de agua, al igual que la probeta. Luego la probeta llena de agua se presiona con la mano y se gira y se lo coloca dentro del depósito lleno de agua, después se coloca una pequeña cantidad de KIO3 junto con MnO2 en un tubo de ensayo y se sella la entrada de este con un pequeño tapón conectado a la manguera que se dirige hacia la probeta llena de agua (como se puede observar en la imagen 3).
(Imagen 3. Sistema para el cálculo de volumen molar del oxígeno armado)
Se somete al fuego con un pequeño mechero de alcohol y en cuestión de unos segundos fue subiendo hacia la probeta algunas burbujas de aire, este procedimiento se realizó durante algunos minutos hasta que dejen de producirse la descomposición térmica del KIO3. Seguidamente se presiona nuevamente la boca de la probeta y se saca del depósito; la cantidad de agua al pasar la medición de graduación de la probeta se extrajo con una pipeta hasta llegar a los 100 ml, y exactamente el volumen desalojado de agua por el oxígeno es igual al volumen de este mismo, mientras tanto dejamos enfriar el tubo de ensayo en la campana desecadora, para luego pesarlo (como se puede observar en la imagen 4).
Resultados:
Para la reacción se pesó las siguientes cantidades:
KIO3: 0,5963 g
MnO2: 0,1550 g
Tubo de ensayo: 11,932 g
Para los pesos reales se obtuvieron:
W1: 12.6833 g
W2: 12.5610 g (peso de la mezcla después de la reacción)
WO2: W1 – W2 = 0.1223 g
Al mezclar el KIO3 con el MnO2 en el tubo de ensayo se obtuvo una mezcla de color plomizo.
Al extraer el agua de la probeta se extrajo 23.8 gramos y para calcular el volumen del gas se utilizó la formula general de los gases: PV = nRT
VO2= 0.1238 L.
1 atm x 0.1238 L = n x 0.082 (atm.L)/(mol.K) x 273K n = 0.1238 / 0.082 x 273 n = 0.0055 Al hacer la reacción: 2KIO3 + MnO2 2KI +3O2 Donde el MnO2 es el reactante y la ecuación balanceada normal sería que dos moles de KIO3 producen otros dos de KI y tres de O2; pero como se preparó con 0.5963 de KIO3 se produjo 0.5963 moles de KI y 0.89445 de O2.
% rendimiento=masa del O2 realmasa del O2 teorico x 100
% rendimiento=0.122331.998 x 100=0.3822
Discusión:
Al no contar con KClO3 para realizar la práctica se reemplazó con KIO3 y así poder seguir con la práctica; y el procedimiento principal recomendado en la guía de laboratorio no se utilizó por la ausencia de materiales así que se procedió de la manera descrita en el método.
Conclusión:
Al realizar la práctica para encontrar el volumen molar de un gas se fue afianzando mejor el aprendizaje sobre los procesos y pasos a seguir para poder lograr este; con el procedimiento y los cálculos realizados se lograron determinar el volumen molar del O2 y el porcentaje de rendimiento de este.
Referencias:
1) C.D.Gustsche (1979), Fundamentos de química orgánica. España. Ed. Reverté
2) J.M. Coulson (1981), ingeniería química tomo II. España: ed. Reverté
