Trabajo Práctico Nº 2: DETERMINACIÓN DE LA MASA ATÓMICA MOLAR DEL MAGNESIO Parte 1 Objetivo:
Determinar la masa molar del magnesio. Practicar el uso de tablas. Resolver un problema experimental aplicando la ecuación de los gases. Reflexionar sobre posibles causas de error en el laboratorio.
Materiales:
Tira de Mg de 40 a 50 mg pesada a 0,1 Mg Cristalizador de 12 cm de diámetro Bureta de 25 ml o 50 ml Soporte Bunsen y pinza para buretas Pipeta graduada de 5 ml y 10 ml 25 ml de solución de ácido clorhídrico 6 M Termómetro al 0,1 grado Barómetro al 0,1 Torricelli (puede averiguarse la presión atmosférica del día por internet)
Sustancias:
H2O (agua) HCl 6 M (ácido clorhídrico 6 molar) Mg (magnesio)
Observaciones:
Luego de girar la bureta verticalmente con la boca hacia abajo, el HCl 6 M, al ser más denso que el H 2O, comienza a descender lentamente hasta reaccionar con la tira de Mg. Se produce efervescencia hasta consumir completamente el Mg.
Datos:
Temperatura H2O (°K) = 20 °C = 293,15 °K 3 3 3 Volumen H2 (dm ) = 10,2 cm = 0,0102 dm Altura H2O (metros) = 48,7 cm = 0,487 m Presión atmosférica (atm) = 998,8 hPa Masa del Mg (gramos) = 0,0101 g Presión de vapor H2O = 17,535 mmHg = 23,38 hPa
Peso específico H2O = 9800 N/m
Constante Regnault =
3
Cálculos:
1013 hPa -------------- 1 atm 927,694 hPa ---------- 0,915788 atm
Cuestionario 1) ¿Qué clase de error (por exceso o por defecto) se comete si no se toma en cuenta la presión de vapor del agua en la determinación de la masa molar del Mg? Justifíquelo con la demostración matemática correspondiente.
El error cometido sería por defecto, como se podrá observar en la siguiente demostración:
Al haber utilizado la presión de vapor de agua, nuestra masa de Mg es 25,991 g/mol. En este caso al omitirla, se comete un error por defecto. 2) Calcular cuántos moles de átomos de zinc y cuántos gramos se requieren para 3 obtener un volumen de 250 dm de hidrógeno, medidos a 17 °C y 650 Torricelli de presión.
Datos: a) V = 250 dm3 b) T = 17 °C = 290,15 °K c) P = 650 Torr = 0,8552631579 atm
3) El magnesio y el zinc tienen igual número de oxidación. Si sustituimos al primero por una masa exactamente igual del segundo, ¿Variaría el volumen de hidrógeno desprendido? ¿Por qué?
Zn (s) + 2HCl (aq)
Zn (aq) + H2 (g) + 2Cl-(aq)
Mg (s) + 2HCl (aq)
Mg (aq) + H2 (g) + 2Cl-(aq)
Necesito 1 mol de Mg para obtener 1 mol de H 2 Necesito 1 mol de Zn para obtener 1 mol de H 2 1 mol de Mg = 24,31 g 1 mol de Zn = 65,404 g/mol Sustituyendo la masa del Mg por la masa del Zn:
Con lo cual necesito 0,37 moles de Zn para obtener 0,37 moles de H 2 4) Si en vez de utilizar HCl en la determinación de la masa molar del Mg, usara un ácido diprótico como el sulfúrico, ¿Variaría el volumen de hidrógeno desprendido? ¿Por qué?
Si consideramos al Mg como reactivo limitante en la reacción, el volumen de hidrógeno desprendido sería el mismo. En el caso de no hacerlo, el ácido sulfúrico (H 2SO4) tiene 2 átomos de hidrógeno y el HCl tiene 1 átomo de hidrógeno: Mg + H2SO4 Mg + 2HCl
Mg2+ + H2 + SO42Mg2+ + H2 + 2Cl-
Cuando balanceamos la ecuación tenemos por un lado 1 mol de ácido sulfúrico y por el otro 2 moles de ácido clorhídrico. Si el ácido sulfúrico fuera el limitante necesitaría 1 mol, en cambio si el ácido clorhídrico fuera el limitante necesitaría 2 moles. 5) Si en la determinación de la masa molar del Mg entra aire en la bureta, el error que se comete ¿Es por exceso o por defecto? Justifique.
El error que se comete será por defecto. Al ser el hidrógeno un gas incoloro lo confundiremos con el aire y al medir el volumen de hidrógeno desprendido también mediremos el volumen de aire que entró en la bureta como si fuera todo hidrógeno. Luego de determinar la masa molar del Mg, el resultado será menor. 6) Si en la determinación de la masa molar del Mg se pierde gas en la bureta, el error que se comete ¿Es por exceso o por defecto? Justifique.
El error cometido sería por exceso:
7) Dé una causa de error por exceso o por defecto en la determinación de la masa del Mg y explique detalladamente la razón de tal incidencia en el resultado.
Errores por defecto:
Si la presión de hidrógeno calculada fuera mayor a la presión real, la masa molar del Mg sería menor. Si el volumen de hidrógeno estuviera mal leído de la bureta y fuera mayor al volumen real, la masa molar del Mg sería menor. Si la masa del Mg estuviera mal pesada o mal leída de la balanza y fuera menor a la masa real, la masa molar del Mg sería menor. Si la temperatura estuviera mal leída y fuera menor a la temperatura real, la masa molar del Mg sería menor.
Errores por exceso: Si la presión de hidrógeno calculada fuera menor a la presión real, la masa molar del Mg sería mayor. Si el volumen de hidrógeno estuviera mal leído de la bureta y fuera menor al volumen real, la masa molar del Mg sería mayor. Si la masa del Mg estuviera mal pesada o mal leída de la balanza y fuera mayor a la masa real, la masa molar del Mg sería mayor. Si la temperatura estuviera mal leída y fuera mayor a la temperatura real, la masa molar del Mg sería mayor.
8) ¿Qué masa de Mg deberá utilizarse en la práctica para obtener un volumen de 3 hidrógeno de 25 cm recogidos sobre agua a 25 °C y una presión de hidrógeno de 1,1 atm?
9) En la experiencia realizada en el laboratorio, ¿Cuál debe ser el reactivo limitante? Si no fuera así, el error que se comete al determinar la masa molar ¿Es por exceso o por defecto?
El reactivo limitante debe ser el Mg. Por exceso, ya que quedaría masa de Mg sin reaccionar y por lo tanto el cociente de la ecuación daría más alto.
