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Universidad del Valle de Guatemala Facultad de Ciencias y Humanidades Departamento de Química Laboratorio de Fisicoquímica 1
Práctica No.1 Determinación del número de Avogadro
Regina Sáenz Bolaños Carné 10017 27.07.2012
1
I.
Sumario:
El objetivo principal de la práctica fue determinar por medio del método de electrodeposición el número de Avogadro. Se utilizó como reactivos químicos Cobre marca Merck con una pureza del 99.7%, Sulfato de cobre marca Fermont con una pureza de 98.8%. No se utilizó cristalería que sea -3
importante mencionar. El equipo utilizado fue un amperímetro BK PEARSON 1760 A (1x10 A), balanza analítica Explorer modelo OHaus de 210±0.0001g y un cronómetro (±0.005seg). En primer lugar se necesitaba utilizar dos placas de cobre. Para poder utilizarlas se lijaron y se lavaron. Una de estas placas fue el cátodo, al cual se depositó los electrones. Al sumergir ambas placas en la solución de sulfato de cobre, se prendió el BK Pearson; en ese momento empieza la electrodeposición de los electrones en el cátodo. Al terminal la lectura después de 16 minutos se pesó nuevamente el cobre y así obtener un diferencial de masa. Se obtuvo tres resultados de las 23
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tres corridas realizadas. Se obtuvo 6.0696x10 átomos, 6.0793x10 átomos, 6.2205x10 átomos, obteniendo así 0.79%,0.95% y 3.30% de error respectivamente. Los tres porcentajes de error 21
fueron precisos y exactos. Por último se obtuvo una desviación estándar de 8.447x10 átomos. Los únicos errores cometidos son de tipo instrumental, ya que no se cometió errores de operación; el bajo porcentaje de error se pudo deber a las incertidumbres y el alcance del equipo. Otra fuente de error puede ser al parar el tiempo y no esperar lo suficiente para que la placa seque adecuadamente y no se obtenga un valor en el peso superior al exacto. Como conclusión general se puede ver que se obtuvo el número de Avogadro con un 0.79% de error, por lo que no se encontraron muchas fuentes de error.
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II.
Marco Teórico
Número de Avogadro Primero, el mol se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades (átomos o moléculas) como el número de átomos en 12g de carbono 12 puro. Se ha llegado a demostrar que 1 mol contiene
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partículas. Llamada número de Avogadro por el científico italiano
Amedeo Avogadro. (Hiru,2012)
Electrodeposición La electrólisis es un proceso en el que se utiliza energía eléctrica, provocando una reacción química en una celda electrónica. Consta de un ánodo y cátodo; en el cátodo se conecta el polo negativo y en el ánodo el polo positivo. La electrodeposición consiste en incorporar partículas dispersas en un baño electrolítico durante la deposición de un metal en el cátodo. Este método permite realizar recubrimientos continuos sin utilizar altas presiones ni temperaturas. Para determinar el número de Avogadro por electrólisis consta de dos placas de cobre en una solución que contiene un ión metálico electrolítico como Sulfato de Cobre. El electrodo se oxida según la siguiente reacción:
(Seiglie, 2011) Reacción No.1 El electrodo de la placa de co bre (cátodo) se reduce según la siguiente reacción:
(Seiglie, 2011) Reacción No.2 Para obtener el número de Avogadro se utilizaron las siguientes reacciones:
Ecuación No.1
Donde Q es la carga eléctrica, I el amperímetro y t el tiempo. Ecuación No.2
Donde Na es el número de Avogadro, Q la carga eléctrica, M la masa molar, n el número de electrónes, m el cambio de peso de la placa y Qe un valor constante. (Seigle,2011)
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III.
Resultados
Tabla No.1 de Resultados Obtención del número de Avogadro Muestra
mo (±0.001 g)
1
6.06958x10
23
0.2013
3
IV.
23
0.276
2
20
NA(±9.26x10 átomos) 6.07927x10
23
0.2045
6.22049x10
%Error 7.9x10
Desviación(átomos)
-1
±8.447x1021
-1
9.51x10 3.30
Discusión
Con relación a los objetivos de la práctica se puede ver que sí se cumplieron en el grado esperado, ya que se logró obtener el número de Avogadro por medio de electrodeposición y se obtuvo un bajo porcentaje de error. Esta electrodeposición se realizó en una solución de Sulfato de cobre en un BK PEARSON 1760A. En primer lugar se necesitaba utilizar dos placas de cobre, una positiva y otra negativa. Para poder utilizarlas se lijaron y se lavaron. Una de estas placas fue el cátodo, al cual se depositó los electrones. Antes de colocarla fue necesario pesar la placa. Al sumergir ambas placas en la solución de sulfato de cobre, se prendió el BK Pearson; en ese momento empieza la electrodeposición de los electrones en el cátodo. Una de las razones por las que se cortaron de forma circular las orillas de la placa fue para que se adicionaran con mayor facilidad las dentritas, gracias a esto se pudo obtener un mejor resultado, por lo que se obtuvo un pequeño porcentaje de error, siendo el mayor de los tres datos de 3.03%. Al terminal la lectura después de 16 minutos se pesó nuevamente el cobre y así obtener un diferencial de masa. Después de realizar los cálculos apropiados se obtuvo tres resultados de las tres corridas 23
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realizadas. Se obtuvo 6.0696x10 átomos, 6.0793x10 átomos, 6.2205x10 átomos, obteniendo así 0.79%,0.95% y 3.30% de error respectivamente. Los tres porcentajes de error fueron precisos y 21
exactos. Por último se obtuvo una desviación estándar de 8.447x10 átomos. Estos resultados fueron buenos, ya que la solución se encontraba en constante agitación, propiciando que todas las partículas en suspensión se transportaran con facilidad y esto también facilita la deposición en la superficie el átomo. Los únicos errores cometidos son de tipo instrumental, ya que no se cometió errores de operación; el bajo porcentaje de error se pudo deber a las incertidumbres y el alcance del equipo. Un error que se puede cometer en esta práctica es confundir las cabezas de los cables que sostienen las placas de cobre. Al confundirlas no se realizaría una electrodeposición y la masa no aumentaría. Otra fuente de error puede ser al parar el tiempo y no esperar lo suficiente para que la placa seque adecuadamente y no se obtenga un valor en el peso superior al exacto. Como conclusión general se puede ver que se obtuvo el número de Avogadro con un 0.79% de error, por lo que no se encontraron muchas fuentes de error.
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V.
Conclusiones 23
23
23
1. Se obtuvo 6.0696x10 átomos, 6.0793x10 átomos, 6.2205x10 átomos, obteniendo así 0.79%,0.95% y 3.30% de error respectivamente. 2. Se puede decir que los datos obtenidos son confiables, ya que todos los porcentajes de error por pequeños, lo que demuestra la exactitud del método. 3. La mayor fuente de error en esta práctica fue el error instrumental, también el error se puede encontrar al tocar las placas y variar el peso de la misma.
VI.
Apéndice
A. Procedimiento La práctica No.1 Determinación del número de Avogadro se realizó el 27 de Julio de 2012 siguiendo el procedimiento de la guía localizada en Blackboard. No se r ealizó ningún cambio a la guía.
B. Datos originales Tabla No.1 de Datos Originales Medidas experimentales Muestra mo (±0.001 g)
mf (±0.001 g)
I (±1x10-3A)
t
1
0.276
0.3387
0.2
960
2
0.2013
0.2639
0.2
960
3
0.2045
0.2551
0.2
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C. Cálculo de Muestra Para obtener el número de Avogadro se utilizó la siguiente ecuación; siendo Q la corriente por segundo, M la masa molar, n el número de electrones, delta m la diferencia de masas en la placa de cobre y Qe un valor constante:
(Ecuación No.1)
Para obtener todos los datos para la ecuación fue necesario realizar cálculos. Se obtuvo Q al multiplicar los amperios por el tiempo.
Ejemplo: Q = 0.2mA x 960seg = 192mAxseg M= 63.546 g/mol n= 2e -19 Q e=1.602x10 c/e
(Ecuación No.2)
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∆m=0.0627±0.0001g
D. Análisis de Error 1. Cálculo de Incertidumbre para multiplicación: Para obtener la incertidumbre para la multiplicación del cálculo anterior se utilizó la siguiente ecuación; siento Sx y Sy las incertidumbres de los valores y k un valor constante (el resultado).
√
Ecuación No.3
Ejemplo:
2. Cálculo de la desviación estándar de los resultados: Se obtuvo la desviación estándar de los tres datos por medio de Excel. Este valor se obtiene mediante la siguiente fórmula:
̅ ∑
∑ ̅ s= desviación estándar X= puntaje bruto
n= tamaño de la muestra Ejemplo:
3. Porcentaje de error: Para calcular el porcentaje de error de la práctica se utilizó la siguiente ecuación:
Ejemplo para el primer dato tomado:
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E. Datos Calculados
Completos, tablas titulo y numeraciones, dimensionales e incertidumbre
Tabla No.1 de Datos Calculados Datos necesarios para obtener el número de Avogadro
Muestra mo (±0.001 g)
mf (±0.001 g)
Mt (±0.0001g)
-3
I (1x10 A)
t
Q
1
0.276
0.3387
0.0627
0.2
960
192
2
0.2013
0.2639
0.0626
0.2
960
192
3
0.2045
0.2551
0.0506
0.2
794
158.8
Tabla No.2 de Datos Calculados Datos obtenidos de la Literatura M(g/mol)
63.546 2
n(electrones) Qe(constante)
1.60E-19
Tabla No.3 de Datos Calculados Datos para obtener el porcentaje de error Muestra
VII.
Teórico(átomos) Experimental(±9.26x1020átomos) % error(±1.53x10-3%)
1
6.02E+23
6.07E+23
7.90E-01
2
6.02E+23
6.07927E+23
9.51E-01
3
6.02E+23
6.22049E+23
3.30E+00
Bibliografía
1. Hiru, 2012. Concepto de mol y número de Avogadro. Recuperado el 02.08.2012 vía internet en http://www.hiru.com/quimica/concepto-de-mol-numero-de-avogadro 2. Viara,
2009.
Electrólisis.
Recuperado
el
02.’8.2012
vía
internet
http://quimicaparatodos.blogcindario.com/2009/11/00189-electrolisis-diccionarioquimico.html
3. Seigle. Carlos. 2011. Determinación del no. De Avogadro por electrodeposición. pág.65
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