Universidad Veracruzana Facultad de Ciencias Químicas
PRACTICA #4 PESO MOLECULAR I
EXPERIENCIA EXPERIENCIA EDUCATIVA Laboratorio de Fisicoquímica DOCENTE Ing. Carlos Antonio Márquez Vera ALUMNO Eli Norberto Martínez Hernández SECCION IQ3-V
POZA RICA VER., A 03 DE OCTUBRE DE 2014
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
INTRODUCCION
El peso molecular de un compuesto es la suma de las masas atómicas de los elementos constituyentes del compuesto. El conocimiento del peso molecular es de importancia porque facilita el cálculo del número de moles y de las cantidades de átomos individuales en una determinada cantidad de un compuesto. Una de las más importantes aplicaciones de la ley de los gases ideales,
PV = nRT
(a)
es la determinación del peso molecular de un líquido que pueda transformarse en vapor. Si se conocen la temperatura, presión, volumen y peso del vapor, el peso molecular se calcula a partir de
o
(b)
Por lo tanto, la ec. (a) puede expresarse como
(c)
De lo cual se obtiene la expresión del peso molecular:
(d)
Existen distintos métodos que emplean la ecuación de los gases ideales, uno de ellos es el método de Dumas, el cual se llevara a cabo en esta práctica.
1
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
MARCO TEORICO
Se puede encontrar los pesos moleculares de las sustancias por distintos métodos. Algunos de esos métodos son:
MÉTODO DE REGNAULT PARA DETERMINAR LOS PESOS MOLECULARES Se usa para determinar los pesos moleculares de las sustancias gaseosas a la temperatura ambiente Pasos: - Un matraz de vidrio de unos 300 a 500 c.c. de capacidad, provisto de llave, se evacúa y pesa. - Se llena con el gas cuyo peso molecular se busca a una temperatura y presión predeterminado. - Se pesa nuevamente. - La diferencia de pesos representa el del gas W en el matraz cuyo volumen se determina llenándolo y pesándolo con agua o mercurio, cuyas densidades se conocen. - Con los datos así obtenidos, se deduce el peso molecular buscado mediante la ecuación M=dRT/P
MÉTODO DE DUMAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS DENSIDADES DE VAPOR André Dumas demostró que el peso molecular de algunos compuestos orgánicos era directamente proporcional a la densidad de vapor del compuesto, y, usando este principio, creó un método para determinar los pesos atómicos, especialmente de gases y líquidos con bajos puntos de ebullición y cuyos vapores cumplen la ley de gas ideal: PV=nRT. 1. Pesa un Erlenmeyer de 250 ml seco tapado con un capuchón de papel de aluminio.
2
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
2. Añade unos 5 ml del líquido problema con un punto de ebullición menor de 100ºC. 3. Con una aguja haz un agujero en el tapón de papel de aluminio. 4. Calienta el matraz en un baño de agua hirviente hasta que el líquido se evapore totalmente, este vapor desplaza totalmente al aire contenido en el matraz. 5. Calienta durante unos 2-4 minutos más para asegurar que el gas se encuentra a la misma temperatura que el baño de agua. De este modo, midiendo la temperatura del agua, conocerás la del gas. 6. Enfría rápidamente el matraz condensado el vapor y pesa el matraz de nuevo, todo rápidamente. La temperatura no debe bajar de la temperatura de condensación del agua, para que no condense en el interior del matraz. 7. Para averiguar el volumen del matraz, llénalo de agua, mide su temperatura y pésalo. Posteriormente, y usando el valor de la densidad de agua a la temperatura a la que se realiza la pesada, se puede obtener el valor del volumen del matraz.
MÉTODO DE VICTOR MEYER PARA LAS DENSIDADES DE VAPOR Este método consiste en volatilizar una muestra dada del compuesto problema y medir el volumen de aire por el desplazado a presión y temperatura ambientales, lo cual conduce a la densidad de vapor del compuesto: d = M/V Haciendo uso de la ecuación general de los gases, tenemos: PM = dRT/P dónde: PM: Peso molecular d: densidad R: constante = 0.082 L atm/mol K
3
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
MATERIAL Y/O EQUIPO
Matraz Erlenmeyer de 125-250 ml Vaso de precipitado de 500 ml. Soporte universal Pinzas de tres dedos o para tubo de ensayo Tripie Anillo Termómetro Mechero
SUSTANCIAS
Agua destilada Sustancia problema
PROCEDIMIENTO 1. Tapar la boca del matraz Erlenmeyer de 125-250 ml de capacidad, con un trozo de papel aluminio y una banda de hule o un alambre para sujetar para sujetarlo. Pesar todo el conjunto.} 2. Introducir de 3-5 ml de líquido desconocido (cuyo punto de ebullición sea inferior al del agua) y sujétese el aluminio alrededor de la boca del matraz con el hule o el alambre. 3. Con un alfiler delgado hágase una perforación, tan pequeña como sea posible, en el centro del aluminio. 4. Colocar el matraz en el vaso con el agua hirviendo. Inclinarlo y mantenerlo casi completamente sumergido, deteniéndolo con una pinza como lo muestra la Figura A. 5. Después de que se haya consumido todo el líquido y ya no salgan vapores por el orificio (asegúrese de que no se condense el líquido en la boca del matraz). 6. Medir la temperatura del agua, suspéndase el calentamiento y esperar hasta que el agua deje de hervir. 7. Retirar el matraz del vaso y colocarlo sobre una plancha de asbesto para que se enfríe y se seque. El vapor encerrado en el matraz se condensa formando un líquido. 8. Después de enfriar hasta la temperatura ambiente. Asegurarse de que todo el conjunto está completamente limpio y seco, y regístrese el peso exacto del matraz con el líquido y el aluminio. 9. Determinar el peso del líquido condensado. Este peso corresponde al peso del vapor encerrado en el matraz a la temperatura del agua hirviendo. 4
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
Mídase el volumen total del matraz. Léase la presión barométrica y calcúlese el peso molecular del líquido. 10. Repetir el procedimiento con otra muestra del mismo líquido y compárense las respuestas. Si son muy diferentes, efectúese una tercera determinación.
BITACORA DE OBSERVACIONES Al principio de la práctica, tomó cierta dificultad armar el sistema. Una vez que se tenía bien colocado el material, se vertió la solución problema, 3 mL. Se pesó, cuidando de no tocar el matraz directamente con las manos, y se procedió a calentar. La temperatura comenzó a subir poco a poco, cuando se llegó a los 65°C se dejó de aplicar calor, para que la temperatura aumentara hasta llegar a los 70°C sin pasarse de esa temperatura. Esta era la temperatura de ebullición de la sustancia desconocida. Ya habían pasado varios minutos, se llegaba a los 70°C y la sustancia no se evaporaba. Estuvimos calentando y alejando la fuente de calor tantas veces sin que la temperatura sobrepasara los 70°C. Después de un rato, la sustancia se evaporo completamente y rápidamente mi compañero lo fue a pesar, sin esperar a que el matraz se enfriara. Corregimos su error y puso el matraz sobre la mesa para que se enfriara, una vez que el gas se había condesado fue a pesarlo. Se hicieron las operaciones necesarias y se encontró el peso molecular de la sustancia problema. Puesto que nos llevamos mucho tiempo en determinar este primer peso molecular, ya no se pudo realizar un segundo experimento para comparar resultados.
RESULTADOS
5
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
CONCLUSION Las sustancias se pueden reconocer por el olor, color, estado de agregación, entre otros parámetros físicos. Pero es más preciso hacerlo en base a una característica más precisa y que sea propia de la sustancia, por ejemplo su punto de ebullición. Cada sustancia tiene un punto de ebullición a determinada presión, por ende se puede reconocer usando este parámetro. Cuando no se hacen correctamente las mediciones, pues la sustancia es errónea. Por ello se debe tener mucho cuidado cuando se requiera conocer la identidad de una sustancia, ya que el equivocarse puede ocasionar problemas graves en la industria, la medicina, entre otros campos.
CUESTIONARIO
1. Supóngase que esta determinación de peso molecular se efectuó muy precipitadamente y que no se llegó a vaporizar todo el líquido del matraz. ¿Sería el peso molecular calculado muy pequeño o muy grande? ¿Qué tipo de error de procedimiento podría conducir a un error de resultado que fuera opuesto al anterior? El peso molecular sería muy grande, ya que no se estaría pesando la sustancia pura, sino que también los otros compuestos que pudieran estar inmersos en ella. Además de que la ecuación general de los gases, aplica para eso precisamente, para los gases. Un error podría ser que las partículas del agua se condensen en la tapa del matraz y se introduzca en su interior. Esto alteraría el resultado.
2. ¿Por qué no puede determinarse el peso molecular del n-butanol (por ejemplo, 118°C) con este método? Porque su temperatura de ebullición es superior a la del agua, por lo tanto este método no aplicaría. Ya que el agua se evaporaría mucho antes de lograr la evaporación del n-butanol. Estaríamos trabajando en un medio seco, ya no tendríamos calentamiento a través del agua.
6
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
BIBLIOGRAFIA Castellan, W. Gilbert (1987), “Fisicoquímica”. 2ª Edición. México. Addison -Wesley Iberoamericana. Hess, George G. y Uno Kask (1982), “Química General Experimental”. México. CECSA. Levine, Ira N. (2004), “Fisicoquímica”, Volumen 1, Quinta Edición. México. Mc Graw-Hill. http://prezi.com/wfbhehlkeodr/copy-of-pesos-moleculares-de-los-gases/
7
PRACTICA 4:
PESO MOLECULAR I
ANEXO FOTOGRAFICO
8
