DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN MOLAR DE UN GAS PRÁCTICA DE LABORATORIO #3
SERGIO ANAYA TOLEDO DAVID ARNEDO EPITIA LUIS PARDO SANABRIA ANDERSON PEINADO
PROFESOR: ING. DAIRO PEREZ SOTELO ASISTENTE: MSE. ANDREA ESPITIA
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS QUÍMICA MONTERIA- 2014
INTRODUCCIÓN El volumen molar de un gas es el volumen que ocupa una mol de gas en condiciones normales de presión y temperatura, el cual es igual a 22.4 L. el volumen molar contiene así el número de Avogadro, el número de moléculas del gas Para la determinación del volumen molar del gas, deben ser conocidos el volumen, la masa y la presión de una determinada cantidad de gas. El volumen se mide a la temperatura y presión del laboratorio, pero debe llevarse dicho volumen a condiciones normales de P y T. Una vez conocido el volumen de una determinada masa de gas en CNPT (Condiciones normales de P Y T), se podrá calcular el volumen de un mol de O2 (32,0 g) también en CNPT. El volumen de un mol del gas en CNPT es también el volumen de un mol de cualquier gas en CNPT (Ley de Avogadro; volúmenes iguales de gases diferentes, en las mismas condiciones de temperatura y presión contienen el mismo número de moléculas). En el presente informe se estudiará el volumen que ocupará una determinada cantidad de oxigeno (mol) a ciertas condiciones de laboratorio, a partir de la experimentación en este, donde a partir del desprendimiento de oxígeno en una reacción de descomposición, observaremos el volumen ocupado por este; considerando cálculos estequiométricos y condiciones experimentales. Posteriormente ampliaremos todo lo relacionado con este experimento y su teoría relacionada en la parte del cuestionario.
OBJETIVOS Objetivo general -
Determinar el volumen ocupado por un mol de oxígeno a condiciones de laboratorio.
Objetivos específicos -
Descomponer clorato de potasio anhidro (KClO3) catalíticamente por calentamiento (dióxido de manganeso (MnO 2) como catalizador). Realizar los cálculos estequiométricos correspondiente a la reacción de descomposición y determinar la cantidad de oxígeno desprendido.
MARCO TEÓRICO VOLUMEN MOLAR Se ha demostrado experimentalmente que un mol de cualquier sustancia contiene 6,022 • 1023 partículas. En el caso de sustancias gaseosas moleculares un mol
contiene NA moléculas. De aquí resulta, teniendo en cuenta la hipótesis de Avogadro, que un mol de cualquier sustancia gaseosa ocupará siempre el mismo volumen (medido en las mismas condiciones de presión y temperatura). Siguiendo entre líneas, también encontramos otras leyes que podemos relacionar, como lo son: LEY DE BOYLE Esta ley plantea que la presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. En síntesis por las leyes ya mencionadas podemos calcular el volumen molar de un gas en condiciones normales. LEY DE CHARLES Esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura, el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética. LEY GENERAL DE LOS GASES IDEALES (ECUACIÓN DE ESTADO) Como consecuencia de la hipótesis de Avogadro puede considerarse una generalización de la ley de los gases. Si el volumen molar (volumen que ocupa un mol de un gas) es el mismo para todos los gases en CNTP, entonces podemos considerar que es el mismo para todos los gases ideales a cualquier temperatura y presión que se somete al sistema. Relacionamos entonces proporcionalmente, el número de mole (n), el volumen, la presión y la temperatura: PV nT, para establecer una igualdad se debe introducir una constante de proporcionalidad (R) quedando: PV.= nRT por def inición n= W/pm. Entonces… P.Pm= RT
MATERIALES Y REACTIVOS
Materiales:
1 tubo de ensayo con desprendimiento lateral. 1 pedazo de manguera 1 una probeta de 250 mL 2 vasos de 100 y 500 mL 1 pinza para tubo 1 vaso de 2L 1 termómetro Balanza analítica 1 vidrio de reloj 1 frasco lavador 1 vidrio de reloj 1 mechero Reactivos
Dióxido de manganeso (MnO2) Clorato de potasio anhidro (KClO3)
MSDS de reactivos: Dióxido de manganeso (MnO 2)1
1. Identificación de la sustancia: Nombre comercial Formula química Peso molecular 1
Dióxido de manganeso MnO2 86.94 g/mol
Tomado de fichas de datos de seguridad- pontificia universidad javeriana- documentos web. url: http://portales.puj.edu.co/doc-quimica/fds-labqca-dianahermith/MnO2.pdf
2. Identificación de los peligros Identificación de riesgos
¡Peligro! ¡Oxidante! contacto con otro material puede causar fuego. Puede ser cancerígeno dependiendo del tiempo en exposición.
Inhalación
La inhalación puede causar una afección de tipo gripal (fiebre de humos metálicos). Puede irritar el tracto respiratorio. Puede aumentar la incidencia de infecciones respiratorias (neumonía).
Contacto con los ojos
Puede causar irritación, enrojecimiento y dolor.
Contacto con la piel
No se esperan efectos adversos.
ingestión
Puede causar dolor abdominal y náuseas. La intoxicación aguda Puede conducir a debilidad muscular, pérdida definitiva del apetito, insomnio y mareos.
3. Propiedades físicas y químicas. Estado físico a 20°C Color Olor Punto de fusión °C Punto de ebullición °C PH Solubilidad en agua Peso molecular
4. Pictogramas
Peligro especifico
Sólido Negro Inodoro 535 1961 9 a 10 (10% lodo acuoso) Insoluble 86.94 g/mol
Clorato de potasio (KClO 3)2
1. Identificación de la sustancia : Clorato de potasio KClO3 122.55 g/mol
Nombre comercial Fórmula química Peso molecular
2. Identificación de los peligros Identificación de riesgos
¡PELIGRO! Producto comburente. Nocivo por inhalación y por ingestión. Peligro de explosión al mezclar con materiales combustibles.
Inhalación
La inhalación causará la irritación a los pulmones y a la membrana mucosa.
Contacto con los ojos y piel
Irritación a la piel y a los ojos cuando se tiene contacto. La irritación a los ojos causará el lagrimeo y enrojecimiento. El enrojecimiento, el descamarse y la comezón son características de la inflamación de la piel.
ingestión
Efectos gastrointestinales como dolor de estómago, nauseas, vómito, diarrea, pulso bajo y disturbios circulatorios, calambres, temblor en manos y pies.
3. Propiedades físicas y químicas. Estado físico a 20°C Color Olor Punto de fusión °C Punto de ebullición °C PH Solubilidad en agua Peso molecular
2
Sólido Cristales blancos Inodoro 355.85 400 7.0 7.3 g/100mL 122.55/mol
Tomado de fichas de datos de seguridad- pontificia universidad javeriana- documentos web. url: http://portales.puj.edu.co/doc-quimica/fds-labqca-dianahermith/kclo3.pdf
4. Pictogramas
Peligro ambiental
comburente
PROCEDIMIENTO
Espátula
Tubo con desprendimiento lateral una cantidad de MnO2
Tubo con MnO2
Mechero
1. Colocar en el tubo con desprendimiento lateral aproximadamente 0.5 g de dióxido de manganeso en polvo y caliente suavemente por un minuto para secarlo completamente.
Es átula con KCLO3
Mezcla de MnO2 y KClO3
Mover tubo ara mezclar bien
Balanza analítica para pesar tubo
2. Luego agregue 1 o 2 g de clorato de potasio puro y seco, mézclese bien, pese el tubo y su contenido en una balanza analítica. Anote esa medida en la hoja de datos. Ser cuidadoso de no de ar aire en la robeta
3. Adicionar ahora en el vaso grande suficiente agua para llenar una tercera parte de él, llenar con agua hasta el borde de la probeta y tapar con un círculo de papel. Cuidadosamente invierta la probeta en el vaso. MONTAJE EXPERIMENTAL
Verificar que no se presenten fugas
Mechero
4. Seguir el montaje experimental y todas las recomendaciones del asistente de laboratorio.
DATOS Y RESULTADOS
Peso del tubo y su contenido antes de calentar Peso del tubo y su contenido después de calentar Volumen del oxígeno producido
70 mL
Temperatura ambiente
26 °C
Temperatura del agua
25°C
Presión atmosférica
756.844 mmHg
RESULTADOS OBSERVACIONES Durante la práctica de laboratorio se observó una serie de acontecimientos de mucha importancia e interés, algunos de estos serán ampliados y analizados en la parte de análisis de resultados. -
La realización del montaje resulto muy tediosa. La reacción de descomposición del clorato fue muy rápida. A los pocos segundos de iniciar el calentamiento ya se empezó a desprender el oxígeno. Al cabo de poco tiempo ya se había alcanzado el volumen máximo de oxigeno. Incluso después de suspendido el calentamiento durante pocos segundo se siguió desprendiendo oxígeno.
