Dumas Metodo

Experiencia Q18: Determinación de la Masa Molecular de un compuesto Sensor de Presión, Sensor de Temperatura Tema Masa molecular

ScienceWorkshop  (Win) Q18_DUMA.SWS

Equipo necesario Sensor de Presión (CI-6532A)

Cant. Equipo necesario

Sensor de Temperatura (CI-6505A) Recipiente, 1 L Botella o Matraz, 250 mL

Conector, tapón de goma (con sensor) Conector de ajuste rápido (con sensor) Probeta, 10 mL Probeta, 100 mL Calentador

Cant.

1

Tapón de goma agujereado (dos agujeros)

1

1 1 2 1 1 1 1 1

Termómetro (SE-9084) Tubo de plástico (con sensor)

1 1

Ropa protectora

Reactivos y consumibles

Cant.

Acetona Glicerina Agua

1 mL 1 mL 600 mL

IDEAS PREVIAS En esta experiencia, una masa conocida de un líquido volátil se coloca en un recipiente hermético. Este es introducido en un baño de agua a una determinada temperatura de modo que el líquido se evapore y llene el recipiente. Conociendo la masa, la temperatura, la presión y el valor de R, la constante de los gases, ¿se puede utilizar la Ley de los gases ideales para determinar la masa molecular del líquido?

 Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO La masa molecular (gramos por mol) de un compuesto es una de las variables más importantes necesarias para identificar y caracterizar un reactivo. La masa molecular de un compuesto desconocido permite determinar la fórmula molecular del compuesto. La fórmula molecular puede utilizarse uti lizarse para determinar la estructura y las posibles propiedades físicas y químicas del compuesto. Uno de los métodos más antiguos para determinar la masa molecular de un compuesto es el método Dumas. Este método utiliza un recipiente rígido de volumen determinado.

Se mide la presión y temperatura de un líquido volátil y se utiliza la Ley de los gases Ideales para determinar el número de moles de la sustancia. n=

PV RT

En esta fórmula, n es el número de moles, P es la presión en atmósferas, V es el volumen en litros, R es la constante de los gases y T es la temperatura absoluta.

RECUERDE •

Utilice ropa protectora.

•

Siga las instrucciones de utilización del equipo.

•

Manipule y deseche los reactivos y disoluciones según las instrucciones.

PROCEDIMIENTO Prepare el Baño María

•

Prepare un baño María de unos 600 mL de agua en un recipiente de 1 litro. Caliente el agua hasta 65 ºC y mantenga esta temperatura. Utilice un termómetro para controlar la temperatura del baño María mientras prepara el resto del equipo.

Utilice el sensor de Presión para medir la variación en la presión de vapor en un recipiente rígido y utilice el sensor de temperatura para medir la variación de temperatura en el interior del recipiente. Primero, mida la variación para una muestra de air e cuando el recipiente es introducido en agua caliente. A continuación, mida los cambios de una muestra de aire mezclada con acetona vaporizada. Utilice  DataStudio o ScienceWorkshop para registrar y mostrar los datos. Utilice los datos obtenidos para determinar la masa molecular del líquido.

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR 1.

Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.

2.

Conecte la clavija DIN del sensor de Temperatura al Canal Analógico A del interfaz. Conecte la clavija DIN del sensor de Presión al Canal Analógico B del interfaz.

3.

Abra el archivo titulado: ScienceWorkshop  (Win) C18_DUMA.SWS

•

El archivo DataStudio contiene una gráfica. Lea el Workbook para más información.

•

•

El archivo ScienceWorkshop presenta una gráfica de presión frente a tiempo y una gráfica de temperatura frente a tiempo. La recogida de datos está fijada en diez medidas por segundo (10 Hz). La r ecogida de datos finalizará automáticamente pasados 120 segundos.

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO No se necesita calibrar los sensores. Montaje del Equipo

•

1.

En esta parte se necesitará: glicerina, un conector de ajuste r ápido, un conector, un tubo de plástico, un tapón de goma con dos agujeros, un sensor de Temperatura y un sensor de Presión.

Vierta una gota de glicerina en el extremo estrecho del conector de ajuste rápido. Introduzca este extremo en uno de los extremos del tubo de plástico (de unos 15 cm) que incluye el sensor de Presión.

Ajuste rápido Quick-release

Coupling

Tubos deTubing plástico Plastic

Connector (640-030)

2.

Vierta una gota de glicerina en el extremo estrecho del conector. Introduzca este extremo en el extremo libre del tubo de plástico.

3.

Introduzca el conector en uno de los agujeros del tapón de goma.

4.

Vierte una gota de glicerina en el otro agujero del tapón de goma e introduzca el sensor de Temperatura por el agujero.

5.

Alinee el conector de ajuste rápido y el tubo de plástico con el puerto del sensor de Presión. Introduzca el conector en el puerto del sensor y gire el conector hacia la derecha hasta que se ajuste con un clic (aproximadamente un octavo de vuelta).

CONNECTOR (640-030)

Tapón RUBBER STOPPER



Sensor de Presión y sensor de Temperatura con tapón de goma agujereado (dos agujeros).

PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS – SÓLO AIRE 1.

Cuando todo esté listo, cierre la primera botella con el tapón de goma que soporta los dos sensores e introduzca la botella en el baño María.

2.

Comience la recogida de datos. (Sugerencia: Haga clic en ‘Start’ en  DataStudio o en ‘REC’ en ScienceWorkshop).

3.

Caliente la botella durante 120 segundos.

4.

Retire la botella del baño María. Abra la botella despacio para que salga el aire caliente.

5.

Retire el tapón de la primera botella.

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS – AIRE Y ACETONA 1.

Vierta 0.3 mL de acetona en la segunda botella.

2.

Cierre la botella con el tapón de goma que soporta los dos sensores e introduzca la botella en el baño María.

3.

Comience la recogida de datos. Caliente la botella durante 120 segundos.

4.

Retire la botella del baño María. Abra la botella con cuidado para que salgan los vapores.

5.

Limpie la botella.

6.

Utilice la probeta grande para añadir agua a la botella y determinar su volumen. Registre el volumen de la botella en la sección Informe de Laboratorio.

(Sugerencia: Asegúrese de tener en cuenta el espacio ocupado por el tapón de goma y el sensor).

ANÁLISIS DE DATOS

•

La gráfica contiene dos curvas que muestran los datos de presión y temperatura del aire y presión y temperatura del aire y acetona.

1.

Utilice las herramientas de análisis sobre la gráfica para determinar la presión máxima para el aire y para el aire y la acetona, y la temperatura final del aire y acetona. (Sugerencia: Utilice ‘Smart Tool’ en DataStudio o ‘Smart Cursor’ en ScienceWorkshop. O utilice ‘Menú de Estadísticas’ y seleccione ‘Máximo’).

2.

Registre los valores máximos de presión y temperatura en la sección Informe de laboratorio.

3.

Convierta los valores de presión de kilopascales a atmósferas (1 atm = 101 kPa). Convierta el valor de la temperatura de Celsius a Kelvin (K = 273 + C). Convierta el volumen del recipiente de mililitros a litros (1 L = 1000 mL).

4.

Convierta el volumen de acetona a masa utilizando para ello la densidad de la acetona (0.79 g/mL).

5.

Utilice los datos para determinar el número de moles de acetona y determine la masa molecular de la acetona.

 Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio.

Informe de Laboratorio Experiencia Q18: Determinación de la Masa Molecular de un compuesto

IDEAS PREVIAS En esta experiencia, una masa conocida de un líquido volátil se coloca en un recipiente hermético. Este es introducido en un baño de agua a una determinada temperatura de modo que el líquido se evapore y llene el recipiente. Conociendo la masa, la temperatura, la presión y el valor de R, la constante de los gases, ¿se puede utilizar la Ley de los Gases Ideales para determinar la masa molecular del líquido?

Tabla de Datos - Cálculos

Dato

Medida

Valor

1

Presión máxima (aire)

kPa

2

Presión máxima (aire y acetona)

kPa

3

Variación de presión (Dato 2 - Dato 1)

kPa

4

Variación de presión en atmósferas (Dato 3 x 1 atm/101 kPa)

atm

5

Temperatura final (aire y acetona)

ºC

6

Temperatura final en Kelvin (Dato 5 + 273)

7

Volumen de gas en mL

8

Volumen de gas en L (Dato 7 x 1 Litro/1000 mL)

L

9

Constante de los gases, R

atm L/mol K

10

Masa de acetona (0.3 mL x 0.79 g/mL)

11

Moles de acetona ( n =

K mL

g

PV RT

moles

)

12

Masa molecular de la acetona (g/mole)

13

% diferencia (Ver abajo)

%diferencia

g/mol %

=

 Dato12 − Valor (oficial ) Valor (oficial )

CONCLUSIÓN 1.

¿Qué porcentaje de diferencia existe entre el valor experimental de la masa molecular de la acetona y el valor comúnmente aceptado (oficial)?