Práctica #1. PESO MOLECULAR Y DENSIDAD DE UN LÍQUIDO VOLÁTIL

 

 

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCESO PROCE SO PLA PLAN N CURRICU CURRICULA LAR R FORMATO DE GUÍA GUÍA DE L LAB ABORATORIO ORATORIO Código: FCQ-P05-F05; Versión: 01; Fecha: 15 de enero de 2017

PRÁCTICA Nro. 1 Solución Ideal PESO MOLECULA MOLECULAR R Y DENSIDAD DE UN LÍQUIDO VOLÁTIL Objetivo General General

Determinar la densidad y masa molecular de un líquido volátil, en fase gaseosa, por el método de Dumas. Objetivos Obje tivos Espe Específicos cíficos

1. Comprobar el valo valorr de constant constantee universal de los gases hacie haciendo ndo el uso de los datos experimentales. Fundamento y método de la práctica

El método de Dumas generalmente es usado para determinar las masas moleculares relativas de líquidos volátiles mediante diferencias de pesos (Oxford University Press, 2003). En este método, la densidad densidad de vapor se determina por pesaje direc directo. to. Un balón de vidrio de aproximadamente 100 ml, su capacidad se garantiza pesando el bulbo de Dumas lleno l leno de aire, cuando se llena con el vapor a ser investigado y cuando se llena con agua destilada. Si se considera que el vapor es un gas ideal, bajo las condiciones del experimento, la masa molecular puede ser calculada con el conocimiento de la densidad del gas o vapor, y de la ecuación de estado del gas ideal:

 =     (2.1)

 =    (2.2)

 =      (2.3)

Donde, M es la masa molecular del líquido volátil, V el volumen del bulbo de Dumas, w la masa del vapor de líquido que ocupa el volumen del bulbo de Dumas, T es la temperatura de ebullición del líquido problema y P es la presión de vapor del líquido volátil en la ebullición que es igual a la presión atmosférica. Para determinaciones de altísima exactitud, todas las masas deberían ser reducidos al vacío (método de la presión límite). Para trabajos ordinarios, sin embargo, este refinamiento es innecesario.

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Como en la Ecuación 2.1 es necesaria la temperatura de ebullición del líquido volátil, tenemos que recordar que el valor está tabulado a de 1 atm de presión, por lo que es necesario determinar la temperatura de ebullición a 542 mmHg (0.7132 atm). Para ello, hacemos uso de la Ecuación 2.4 que corresponde a ecuación de Clausius-Clapeyron.

      ∆ ̃ (() = −    ( − ) 

2.4

Donde, P0 es la presión atmosférica a la que está tabulada la temperatura de ebullición T 0, P es la presión de vapor del líquido en la ebullición, T es la temperatura de ebullición a P, R es la constante universal de los gases y

0  es la entalpía molar de vaporización del ̃  ∆

líquido problema. Este último valor es tabulado en la l a temperatura de ebullición del líquido a 1 atm de presión. Parte Pa rte experim experimental ental Instrucciones previa pr eviass

Para la elaboración de los cálculos necesarios para cumplir con los objetivos de la experimentación, se requiere realizar el correcto análisis dimensional para obtener los resultados adecuados. Como la experimentación se basa en determinar temperaturas de ebullición, el equipo de protección para la manipular material caliente es necesario. Equipos, materiales materiales y rea reactivos ctivos MATERIALES Aparato de Dumas Mechero Pinzas Termómetro Vaso de precipitación (600ml) Jeringa de 2 y 50 ml

REACTIVOS Líquidos volátiles*

*Pueden ser: Etanol, acetona, éter, n-hexano, ciclohexano, etc (Temperatura de vaporización inferior a 90 C)

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REACTIVO

Éter 

Acetona

MANEJO El uso debe hacerse en un área bien ventilada, utilizando bata, lentes de seguridad y guantes, si es necesario, para evitar un contacto prolongado con la piel. No deben utilizarse lentes de contacto. Al trasvasar pequeñas   cantidades con pipeta, utilizar propipeta, nunca aspirar con la boca.

RIESGO RIESGO ¡PELIGRO! INFLAMABLE Producto extremadamente inflamable. Nocivo por inhalación y por ingestión. Peligro de explosión al mezclar vapor/aire.

ALMACENAJE/DESE ALM ACENAJE/DESECHOS CHOS Mantener los recipientes que lo contienen en un lugar bien ventilado sobre todo cerca del piso, alejado de fuentes de ignición, luz solar directa, material combustible y agentes oxidantes. Los recipientes que contengan pequeñas cantidades de éter no deben almacenarse por más de 3 meses para evitar la generación de peróxidos en concentraciones peligrosas. En caso de desechos de cantidades pequeñas, pueden evaporarse en un lugar bien ventilado y alejado de fuentes de ignición. Cantidades grandes deben incinerarse adecuadamente.

Debe evitarse exponer el recipiente a la luz del sol y a las fuentes de calor. Al trasvasar pequeñas cantidades con pipeta, siempre utilizar propipetas.

Fácilmente inflamable. Irrita los ojos. Irritante. La exposición repetida puede provocar sequedad o formación de grietas en la piel. La inhalación de vapores puede provocar somnolencia y vértigo. Producto inflamable. Los vapores pueden explotar si se prenden en un área cerrada. Los contenedores

Consérvese el recipiente en lugar bien ventilado. Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas. Conecte a tierra todo equipo que contenga este material. Desechos: para pequeñas cantidades, puede absorberse con papel y dejarlo evaporar en la Sorbona. No tirar al drenaje, pues puede alcanzarse niveles explosivos. Para cantidades grandes, se puede utilizar arena, cemento en polvo o tierra y mantenerla en un área segura antes de incinerarla.

 

Alcohol absoluto

No aplicar fuentes de ignición directamente. Cuando se calienta hasta la descomposición puede formar dióxido y monóxido de carbono.

sellados pueden romperse al calentarse.

 

Cantidades grandes de este producto deben ser almacenadas en tanques metálicos especiales para líquidos inflamables y conectados a tierra. En pequeñas cantidades pueden ser almacenados en recipientes de vidrio. En el lugar de almacenamiento debe haber buena ventilación para evitar la acumulación de concentraciones tóxicas de vapores de este producto y los recipientes deben estar protegidos de la luz directa del sol y alejados de fuentes de ignición. Desecho: lo que no se pueda conservar para recuperación o reciclaje deber ser manejado como desecho peligroso y enviado a un incinerador.

Procedimiento

1. Preparar alrededor de 150 mL de agua libre de gas (descarbonatada), por ebullición de agua destilada, luego dejar enfriar hasta temperatura ambiente.

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2. Limpiar correctamente y secar el bulbo de Dumas. Pesar el bulbo, observar la temperatura dentro do la balanza, la presión barométrica es de 542 mmHg. Anotar los valores W1. 3. Colocar alrededor de 1ml del líquido asignado dentro del bulbo. Ah Ahora ora colocar al bulbo en el baño de tal forma que solamente el extremo se proyecte sobre la superficie. 4. Para líquidos que no hierven por debajo de 90°C, un baño de agua hirviendo es suficiente. 5. Para líquidos que hierven por encima do 90°C, un baño de ac aceite eite puede ser usado. 6. Cuando el líquido en el bulbo se ha vaporizado completamente, sellar el extremo; anotar la temperatura del baño (T1) y la presión pr esión barométrica, P. 7. Dejar enfriar el bulbo, secar la parte externa y pesar. Anotar el peso como W2. 8. Repetir el procedimiento hasta aquí realizado, por dos veces más, y seguir con la última parte del procedimiento. 9. Llenar completamente el bulbo con el agua libre de gas. Anotar la temperatura del agua como T2. Secar el bulbo por fuera y pesar, W 3. Bibliografía

Castellan, G. (1983). Physical Chemistry (3ra ed.). Reading, Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Company. Chang, R., & Thoman, J. (2014). Physical Chemistry for the Chemical Sciences.  University Science Books.  Anexo  An exoss Tabla Ta bla de datos experimentales W1 (g) W2 (g) T1 (K) P(a P(atm tm)) W3(g) T2 (K) 1eradeterminación 2dadeterminación 3radeterminación Cálculos  – W1) * Determinar la masa de vapor (W 2  –  – W1). Buscar la * Calcular la masa aparente de agua que ocupa el volumen del bulbo (W 3  –

densidad del agua a la temperatura T2, relacionando con la masa de agua, calcular el

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volumen de agua contenida en el bulbo, este valor es equivalente al volumen de vapor contenido en el bulbo. * Habiendo encontrado la masa del vapor, su volumen verdadero, temperatura y presión,

calcular la densidad del vapor.   C Calcular alcular el peso molecular asumiendo que el vapor obedece a la Ley Universal de los



Gases, ecuación (2.2).  Tabla 2.2 Resultados Nº determ Vbulbo (L) m v (g) 1 2 3

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ρL

(g/L) M (g/mol (g/mol))