5 Informe de Quimica 2

8/10/2019 5 Informe de Quimica 2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICAMINERA Y METALURGICA

INFORME

Quinto Laboratorio de Qumica IQU113-R

Ing.SESPEDES VALKARSEL SVITLANA

GASES

Integrantes:

Bustinza Agramonte Alex Valentn 20112620E

Cardenas Melo Leslie Helen 20111331J

Melgarejo Magario Gian Carlo 20112649C

LIMAPER2011 - II


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INTRODUCCION

En muchos sentidos, los gases son la forma de materia que es ms

fcil entender. Aunque diferentes sustancias gaseosas puedan tenermuy distintas propiedades qumicas, se comportan de forma muysimilar en lo que a sus propiedades fsicas respecta. Por ejemplo,vivimos en una atmsfera que se compone de una mezcla de gases ala que llamamos aire. Respiramos aire para absorber oxgeno, O2,que mantiene la vida humana. El aire tambin contiene nitrgeno,N2, cuyas propiedades qumicas son muy diferentes de las del

oxgeno. En la atmsfera hay adems cantidades menores de otrassustancias gaseosas; sin embargo, se comporta fsicamente como unsolo material gaseoso. La relativa sencillez del estado gaseoso es unbuen punto de partida si queremos entender las propiedades de lamateria en trminos de su composicin atmica y molecular.El estado de un gas se puede expresar en trminos del volumen,presin, temperatura y cantidad de gas. Existen varias relacionesempricas que ligan entre s estas variables. En conjunto, esasrelaciones empricas dan origen a la ecuacin del gas ideal, PV = nRT.Aunque ningn gas real obedece con exactitud la ecuacin del gasideal, casi todos los gases la obedecen aproximadamente en lascondiciones de temperatura y presin que ms interesan. Porconsiguiente, podemos usar la ecuacin del gas ideal para efectuarmuchos clculos tiles.Los gases reales se apartan del comportamiento ideal,

primordialmente porque las molculas de un gas tienen un volumenfinito y porque hay fuerzas de atraccin entre las molculas. Laecuacin de Van der Waals representa con mayor exactitud elcomportamiento de los gases reales a bajas temperaturas ypresiones elevadas.


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OBJETIVOS

Estudiar algunas de las propiedades de los gases como:

compresin, expansin, difusin y efusin.

Analizar las variables caractersticas del estado gaseoso

(presin, volumen, temperatura).

Comprobar experimentalmente el cumplimiento de las

leyes de los gases para procesos restringidos (isotrmicos,

iscoros e isobricos).


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FUNDAMENTO TEORICO

Propiedades Generales del Estado Gaseoso

Compresin: El volumen que ocupa un gas se puede reducir fcilmentemediante la accin de una fuerza externa, esto debido a la existencia degrandes espacios intermoleculares.

Expansin: Un gas ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene,debido a que las molculas poseen una alta energa cintica.

Difusin: Consiste en que las molculas de un gas se distribuyan en un

slido, lquido o gas; debido a su alta energa cintica y alta entropa.

Efusin: Es el proceso de escape, derrame o laminado de un gas a travsde un agujero fino de una placa delgada a temperatura y presinconstantes.

Atmlisis: Es la separacin de los componentes de una mezcla gaseosapor difusin a travs de una membrana porosa, el ms ligero se difunde

a travs de ella y el ms pesado no puede difundirse a travs de lamisma.

Variables Caractersticas del Estado Gaseoso

El comportamiento de un gas, es independiente de su composicinqumica y se describe mediante tres parmetros termodinmicos loscuales son: Presin, Volumen y Temperatura.

Presin (P)Un gas ejerce presin debido al choque incesante de las molculascontra las paredes interiores del recipiente que lo contiene. La presinde un gas se manifiesta en diferentes direcciones con igual intensidad encualquier parte interior del recipiente que lo contiene.


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En las leyes del Estado gaseoso se utilizan presiones absolutas: Volumen (V)

El gas debido a su alta energa cintica ocupa todo el volumen delrecipiente, por lo cual su volumen es igual al volumen del recipiente quelo contiene.

Temperatura (T)

Es la medida de la agitacin de las molculas del gas, en las leyes delestado gaseoso se utilizan slo escalas absolutas, en el SI la temperaturase mide en kelvin (K).

K =o

C + 273

GAS REAL

Son los gases que existen en la naturaleza, cuyas molculas estn sujetasa las fuerzas de atraccin (mnima) y repulsin. Solamente a bajaspresiones y altas temperaturas, las fuerzas de atraccin sondespreciables y se comportan como gases ideales.

Ecuacin de Van der Walls

( ) Donde:

P : Presinn : N de mol-gV : Volumen

T : Temperaturaa y b : Son parmetros moleculares del gas real quecaracterizan la estructura y propiedades de susmolculas.

De lo anterior se tiene:


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GAS IDEAL

Microscpicamente el gas ideal es un modelo abstracto, que cumple conlos postulados de la Teora Cintica de los Gases.

Teora Cintica de los Gases Ideales

Clausius, Maxwell y Boltzman crearon un modelo en base a los siguientespostulados:

a.Los gases estn constituidos por molculas muy pequeas de carcterpuntual, siendo la distancia promedio entre ellas tan grande, que elvolumen real que ocupan es en mayor parte espacio vaco y estn

dotados de una gran energa cintica.b.

Las molculas poseen un movimiento continuo, catico y rectilneo,chocando contra las paredes del recipiente que los contiene y contraellas mismas.

c. No existen fuerzas de atraccin ni de repulsin entre las molculasque constituyen un gas ideal. No existe fuerzas de rozamiento entrelas molculas por lo tanto, no existe calentamiento si se comprime.

d.Las molculas se mueven a altas velocidades en lnea recta y

constantemente chocan entre s y contra las paredes del recipienteque los contiene; en tales choques no hay prdida neta de energacintica total de las molculas (choques perfectamente elsticos).

e.

No todas las molculas de un gas, tienen la misma velocidad, porconsiguiente no tienen la misma energa cintica, pero el promediode la energa cintica es proporcional a la temperatura absoluta.

Ecuacin de Boltzman

k:Constante de Boltzman= Ecuacin Universal de los Gases Ideales (Por Clapeyron)


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La presin de vapor de un lquido, solo depende de la temperatura y node la cantidad de lquido.

Humedad Relativa

Es el porcentaje de saturacin del vapor de agua en un determinadoambiente.

= Porcentaje de humedad relativa = Presin que ejerce el vapor de agua

= Presin de saturacin del vapor de agua a

una determinada temperatura

Difusin Gaseosa

Es el fenmeno por el cual las molculas de un gas se distribuyenuniformemente en otro gas.

Ley de Thomas Graham

En las mismas condiciones de presin y temperatura, las velocidades dedifusin de dos gases son inversamente proporcionales a las racescuadradas de sus masas moleculares.

Nota:

El gas de menor masa molecular se difunde con mayor velocidad.

La velocidad de difusin de un gas es:

Para un mismo volumen se cumple que los tiempos de difusin sonproporcionales a la raz cuadrada de las masas moleculares odensidades.

Cuando los gases se difunden en tiempo iguales, se cumple que losvolmenes de difusin son inversamente proporcionales a la razcuadrada de las masas moleculares o densidades.


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PARTE EXPERIMENTAL

Experimento 1: Propiedades de los Gases

1)

GAS N 1Colocar 1 gr. de carbonato de sodio en un tubo de

ensayo con brazo lateral (limpio y seco).

Llenar un tubo de ensayo hasta partes de su

volumen con agua e introducir el tubo de salida de

gas.

Comience a generar el gas echando lentamente 1 ml.

De cido clorhdrico 6N al tubo de ensayo con brazolateral.

Observe que sucede. Puede repetirse para generar

ms gas, echando nuevamente 1 ml. De cido.

Sea la ecuacin de la reaccin: () 2)

GAS N 2Colocar 1 gr. de zinc en el tubo de ensayo

con brazo lateral (limpio y seco).

Tome 2 tubos de ensayo con su

respectiva gradilla.

Llenar un tubo de ensayo hasta partes

de su volumen con agua e introducir el

tubo de salida de gas.Comience a generar el gas echando

lentamente 1 ml. de cido clorhdrico 6N

al tubo de ensayo con brazo lateral.


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Recolectar el gas por desplazamiento del aire en otro tubo de

ensayo (limpio y seco) por espacio de 30 s. Inmediatamente

tpelo.

Sea la ecuacin de la reaccin: () GAS N 1 GAS N 2

Es soluble en agua? no no

Es cida o bsica la solucin? cida cidaOlor? si noColor? no no

Es ms liviano o ms pesado que el aire? ms pesado ms livianoAviva la combustin? no si

Conclusiones:

- No todos los gases tienen olor ni color, depende de su estructura

molecular.

-

Algunos son ms livianos que el aire (H2), en cambio otros son ms

pesados (CO2), dependiendo de su masa molecular.-

Tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene.

Experimento 2: Determinacin del Volumen Molar Estndar

(C. N.) del hidrgeno

Determinar el volumen muerto de la bureta.Medir con una probeta 10 ml. de HCl 6N y colocarlo dentro de la

bureta, con una ligera inclinacin.Llenar con agua de cao hasta la graduacin 0 aproximadamente

procurando arrastrar el acido que hubiera quedado en la paredinterna.


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Colocar una cinta de magnesio doblada enforma de U, en la boca de la bureta ycompletar el volumen de la bureta conagua de cao. Colocar rpidamente un

pequeo disco de papel en la boca de labureta, presionar suavemente con el dedondice e inmediatamente invertir la buretae introducirla dentro del vaso con agua(mantener bien cerrada la llave de labureta).

Observar el hidrgeno generado por la

reaccin: () Leer la graduacin correspondiente y

calcular el volumen de hidrgeno hmedoa la presin y temperatura del laboratoriocomo sigue:

( )en ml.

Datos y observaciones:- Vmuerto= 2.4 ml.

- - Pbaromtrica = 752.1 mmHg

- T = 20 C = 293 K

- Columna de agua cm

Luego: para n=1 mol (volumen molar) litros


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Experimento 3: Comprobacin de la Ley de Boyle-Mariotte

Una vez montado el aparato, se dejan 40 ml.

de aire en la bureta y se cierra la llave de la

bureta.

Luego se sube y baja la ampolla de nivel, para

expulsar las burbujas de aire que pueden

encontrarse en los tubos de goma.

Es importante que no haya escapes de aire en

el aparato.

Debe dejarse el aparto hasta que el agua se

ponga a temperatura ambiente.

Se coloca la ampolla de nivel a una altura

conveniente para que el agua que contiene

ste en un mismo nivel con el agua del tubo y

registrar el volumen ocupado por el gas.

Levante la ampolla de nivel hasta que la diferencia de niveles sea

60 cm. y se registra otra vez el volumen ocupado por el gas.Se hace descender la ampolla de nivel, 60 cm. por debajo del nivel

de agua del tubo y se registra el volumen ocupado por el gas.

Caso T (C) V (mm) P (mmHg) P/V V/P V.P

60 cm (encima) 20 46 752.1 16.35 0.0612 34596.6

60 cm (encima) 20 45.785 755.59 16.503 0.0605 34594.6

100 cm (encima) 20 45.614 758.43 16.627 0.0601 34595

60 cm (debajo) 20 46.02 751.73 16.335 0.0612 34594.6

100 cm (debajo) 20 46.031 751.55 16.327 0.0612 34594.6


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Observar cuidadosamente la superficie interna del tubo hastaubicar el lugar en que empieza a formarse un anillo blanco deNH4Cl producto de la reaccin siguiente:

Retirar los tapones y enjuagarlos inmediatamente en agua de cao.

Medir la distancia desde el anillo blanco hasta el extremo del tuboen el que se coloc el tapn que contena HCl.

Procesamiento de datos:Considerando que cuando se empieza a formar el anillo blanco decloruro de amonio las molculas de HCl han cubierto la distancia 1 (r 1)empleando el mismo tiempo que las molculas de amoniaco hanempleado para cubrir la distancia 2 (r2) podemos escribir la Ley deGraham de la siguiente manera:

Datos y observaciones:

- Tiempo transcurrido = 3 min 35 s-

Distancia recorrida por NH4(OH) = 28.5 cm.-

Distancia recorrida por HCl = 19.5 cm.De la ecuacin:


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Experimento 5: Movimiento Molecular

2 tubos de ensayo cerrados con tapones, hermticamente, unidoscon tubos de goma.

En el tubo A se coloca 10 ml. de agua destilada a la que se ahaadido una gota de fenolftalena. La solucin en el tubo A debeser incolora. Si esto no ocurre, limpie el tubo y llene de nuevo.

En el tubo B se coloca 5 ml. de solucin de amoniaco (hidrxidoamnico).

Asegrese que los tubos de vidrio y de goma estn limpios y secos.

Datos y observaciones:- El hidrxido de amonio, debido

a su alta concentracin, se

volatiliza y se difunde a travs

del tubo hasta llegar al otro

tubo que contiene

fenolftalena.

-

Ya que el hidrxido de amonioes una base, la superficie del

tubo con agua y fenolftalena

se torna al rojo grosella, lo que

comprueba el movimiento

molecular realizado por el gas.


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Aplicaciones a la carrera

Es importante saber el comportamiento de los gases, para

disear correctamente el sistema de ventilacin de una

mina ya que el mineral viene casi siempre acompaado de

gases txicos.

Recomendaciones

Es importante tener cuidado al tapar los tubos, hacerlo

rpidamente para evitar escapes de gas ya que algunos son

txicos y tambin influir bastante en los resultados.

Manejar adecuadamente la llave de la bureta, no ajustarla

demasiado ya que la podemos trabar o romperla.


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Cuestionario

1.Establecer diferencias entre un gas ideal y un gas real.

-

Un gas real existen fuerzas de atraccin (aunque son mnimas) yrepulsin; lo que no ocurre en un gas ideal.

-

En un gas real, las molculas-tomos que lo conforman ocupan un

volumen (muy pequeo) en el espacio; en cambio en los gases

ideales sus partculas son masas puntuales.

-

En un gas real, al comprimirlo, las colisiones que se dan entre las

molculas y las paredes del recipiente que lo contiene hay prdida

de energa (desprendimiento de calor); lo que no ocurre en un gas

ideal.

2.Dos gases SO2y H2S se admiten en los extremos opuestos de

un tubo de 100 cm. El tubo se encierra y los gases se

difunden. En qu punto aparecer primero azufre

elemental, producto de la interaccin qumica?

3.

Un gas ocupa 5 l. a 480 mmHg y -73 C. Cul ser su volumen

a 960 mmHg y 127 C.

Segn la ecuacin general de los gases ideales:


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4.El tiempo requerido para que un volumen determinado de

gas N2se difunda por un orificio es de 75 s. Calcular el peso

molecular de otro gas que requiere 50 s. para difundirse por

el mismo orificio bajo las mismas condiciones.


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Bibliografa

Silberberg. Qumica La naturaleza molecular del cambio y

la materia segunda edicin, editorial: Mc Graw-Hill.

Brown, Lemay, Bursten. Qumica La ciencia central

novena edicin, editorial Pearson.

Raymond Chang. Qumica General sptima edicin,

editorial: Mc Graw-Hill.

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