Informe 2. Determinar La Masa Molar de Un Gas

 

DETERMINCACIÓN DE LA MASA MOLAR DE UN GAS Determination of molar mass of a gas Paula Tatiana Peña González Universidad Santo Tomás Bucaramanga, Colombia [email protected] [email protected]  

Resumen- esta práctica tuvo como objetivo determinar la masa molar de un gas contenido dentro de un encendedor y poner en práctica la primera ley de la termodinámica. Esto se llevó a cabo mediante el método de la probeta invertida donde se tomaron datos y con ellos luego se calculó la masa molar del gas contenido en un encendedor mediante la utilización de la ecuación de estado para un gas ideal. Palabras claves- masa molar, gas ideal.

1. INTRODUCCIÓN GasResulta ideal: útil considerar un gas como un conjunto de moléculas (átomos) en movimiento aleatorio continuo, con velocidades medias que se incrementan cuando la temperatura del gas se eleva. Un gas difiere de un líquido en que, excepto durante las colisiones, sus moléculas se hayan muy separadas unas de otras y se mueven según trayectorias mayormente no afectadas por las fuerzas intermoleculares. El estado de un gas puro, por ejemplo, está especificado por su volumen (V (V), la cantidad de sustancia (número de moles, n), presión (P) y temperatura (T (T). Sin embargo, experimentalmente se ha establecido es suficiente especificar solo tres de que estas variables, porque, al establecer tres de ellas, la cuarta variable queda determinada (Atkins & De Paula, J., 2008). nRT P=

V

 

donde R es una constante 

Ecuación 1. ECUACIÓN DE ESTADO PARA UN “GAS IDEAL”.  IDEAL”. 

Gas real: Los gases reales no obedecen exactamente la ley del gas ideal. Las desviaciones de la ley son particularmente importantes a altas presiones y bajas temperaturas, en especial cuando el gas se

Verónica Lucía Rueda Wandurraga Universidad Santo Tomás Bucaramanga, Colombia [email protected]  [email protected] 

halla en el punto de condensación a líquido. Los gases reales muestran desviaciones de la ley del gas ideal porque las moléculas interactúan unas con otras. Las fuerzas repulsivas entre moléculas intervienen en las expansiones y las atracciones en las compresiones. Debido a que son interacciones de corto alcance, se puede esperar que las repulsiones sean importantes solo cuando la distancia media de separación de las moléculas es pequeña (Atkins & De Paula, J., 2008) Leyes de la termodinámica: Las leyes o principios de la termodinámica son de gran importancia para el conocimiento de los procesos físicos y químicos, ya que mediante de ellas es es posibles posibles predecir predecir el comportamiento de los sistemas materiales. En general se considera que las leyes de la termodinámica son tres, no obstante existe un cuarto principio, conocido como “ley cero de la termodinámica (Valenzuela C. , 1995) Primera ley de la termodinámica: La primera ley establece que la energía total de un sistema más sus alrededores permanece constante. Revisamos ahora el concepto de mol, que se utiliza en termodinámica química. El cociente entre la masa promedio de los átomos de un elemento y la masa de cierto patrón escogido se llama  peso atómico relativo.  El cociente entre la masa promedio de las moléculas de una sustancia y 1/12 de la masa de un átomo de 12C se denomina  peso moléculas o masa molecular relativa. A la masa por mol de una sustancia pura se le llama masa molar M (Levine, 2014). 2014). El objetivo principal de esta practica es determinar la masa molar del gas contenido en el encendedor con las variables del

 

sistema, y además determinar el gas que podría estar contenido en el encendedor.

De la ecuación 1 se puede obtener la siguiente ecuación: 

2. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 Materiales Los materiales usados fueron: una probeta de 50mL, una unabalanza probeta de 25mL, un encendedor, analítica, un vaso de precipitados de 2000mL, un termómetro y un barómetro digital. 2.2 Metodología Se llenó la probeta con agua y se invirtió dentro del vaso de precipitado lleno de agua (fue importante impedir la entrada de aire a la la probeta durante el proceso). Luego se determinó la masa del encendedor para luego introducirlo dentro del vaso de precipitado con agua, donde se ubicó en la boca de la probeta, se dejó salir el gas hasta desplazar un volumen determinado. Finalmente se sacó el encendedor y se secó, para determinar su masa final. El procedimiento se realizó por triplicado. Se midió la presión atmosférica del lugar de trabajo con un barómetro digital y se midió la temperatura del agua con la que se realizó el experimento. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tabla I. DATOS GENERALES DEL EXPERIMENTO Temperatura Presión Presión de vapor de agua R

298,15 °K 0,9017012 atm 0,0312844 atm 0,082057 L*atm/K*mol

La presión del sistema se halla restando la presión atmosférica con la presión de vapor de de agua, por lo que se obtiene que la presión del sistema es 0,8741679 atm.  atm.  Tabla II. MEDICIONES REALIZADAS PARA LA TOMA DE LA MASA MOLAR Medición

1

2

3

Mi  encendedor (g) 11,7130 11,0132 10,9709

V desplazado (mL) 25 25 25

11,6105 11,5530 10,8655

30 30 30

11.3954 11,3166 11,1997

35 35 35

Mf encendedor (g) 11,6707 10,9709 10,9261 Promedio 11,5530 11,4980 10,8123 Promedio 11,3166 11,2426 11,1276

Masa del gas (g) 0,0423 0,0423 0,0448 0,0431 0,0575 0,0550 0,0532 0,0552 0,0788 0,0740 0,0721

Promedio

0,0749

 =



 

Ecuación 2. ECUACIÓN DE ESTADO DE UN “GAS IDEAL”, DONDE SE REEMPLAZO n.  n. 

Donde: m es la masa del gas M es la masa molar del gas. Por lo que para obtener la masa molar del gas se despeja la ecuación obteniendo lo siguiente:   =



 

Ecuación 3. ECUACIÓN PARA DETERMINAR LA MASA MOLAR DE UN GAS.

 Al usar la ecuación 3, se obtienen los siguientes resultados: Tabla III. RESULTADOS DE LA MASA MOLAR DEL GAS. Medición 1 2 3 Promedio

Masa Molar (g/mol) 46,23 51,50 59,89 52,54

 A los tres resultados obtenidos se les saco el promedio debido a que el gas usado en los tres tipos de mediciones era el mismo. Por lo que se obtiene que la masa molar del gas experimentalmente es 52,54 g/mol. g/mol. Teniendo esto presente se buscaron las posibles opciones de gases que pudiera contener el encendedor las cuales eran el gas propano y el gas Se butano. puede observar que la masa molar del propano es de 44,1 g/mol (INSHT, 2003) y la del butano es 58,1 g/mol (INSHT, 2003), por lo que se puede observar que el valor experimental de la masa molar obtenido es más cercano a la masa molar del butano, donde se encuentra una diferencia de 5,56 g/mol, mientras que con el propano hay una diferencia de 8,44 g/mol , por lo que el gas que se encuentra contenido en el encendedor es el butano.  

4. CONCLUSIONES El gas obtenido en el encendedor es

el butano, ya que es el que más m ás se asemeja a

 

su masa molar y a su comportamiento en las condiciones evaluadas. necesario un triplicado de la   Es necesario evaluación experimental para disminuir el margen de error.   Es posible determinar la masa molar de un gas si se tiene el valor de la presión, volumen y temperatura además de una previa evaluacióndel de sistema, la masa del gas. REFERENCIAS Atkins, P., & De Paula, J. (2008). Quimica Fisica. Buenos Aires: Médica Panamericana.  INSHT. (Noviembre de 2003). Butano. Recuperado el 3 de Marzo de 2019, de Butano: http://www.insht.es/InshtWeb/Cont enidos/Documentacion/FichasTecnic as/FISQ/Ficheros/201a300/nspn0232 .pdf INSHT. (Noviembre de 2003). Propano. Recuperado el 3 de Marzo de 2019, de Propano: http://www.insht.es/InshtWeb/Cont enidos/Documentacion/FichasTecnic as/FISQ/Ficheros/301a400/nspn0319 .pdf Levine, J. (2014). Principios de fisicoquimica.  México: McGraw Hill . Valenzuela, C. (1995). Quimica general, introducción a la quimica teorica.   Salamanca: Universidad de Salamanca. Valenzuela, C. (1995). Quimica general, introducción a la quimica teorica.   Salamanca: Universidad de salamanca.