DATOS Y CÁLCULOS:

Masa del tubo de ensayo: 26.39 gr Masa de reactivo (PbO2): 0..49 gr

Masa del tubo de ensayo + PbO2: 26.88 gr

70cm3 _(1ml/1cm3_{) = 70ml}

Volúmen del agua= 26ml

Masa del tubo de ensayo + PbO2 (enfriamiento)= 26.36 gr

ρ ο= mo2/ Vo2

PV= nRT n= m/PM

Densidad indirecta

ρ = m/v = Po2·PMO2 / RT= (O.742atm) (32g/mol) / (0.082atmL/molºK) (296ºK)

ρ = 0.9782g/L Patm= PO2 + PVH2O PO2= Patm – PVH2O PO2= 585 mmHg – 21.06 mmHg Po2= (565.932 mmHg) (1atm/ 760 mmHg) = 0.74 atm Densidad directa ρ = mo2/ VO2= 0.02gr/ 0.026 L= 0.76

Vo2= VH2O desp= 26 ml

mo2= mPbO2 – mPbO = 0.49gr – 0.47 gr= 0.02 gr

m PbO2= mPbO2 + tubo – mtubo = 26.88 gr – 26.39 gr= 0.49 gr

mPbO = mproducción + tubo – mtubo = 26.86 gr – 26.39gr = 0.47 gr

26ml(1L/1000ml) = 0.026L E.E.= ρ T - ρ exp X 100% ρ T E.E.= 0.97 g/L – 0.76 g/L X 100% 0.97 g/L ERROR EXPERIMENTAL= 21.64%

% RENDIMIENTO= producción real/ producción esperada X 100% % RENDIMIENTO= 0.02g/0.03g X 100%= 66.67 %

1 mol PbO2 1 mol PbO + ½ mol O2

239 g/mol 223g/mol 16g/mol 239g 223g 16g 100% - 0.49

ANÁLISIS

Para esta práctica es necesario limpiar muy bien el tubo de ensayo, y así pesar exactamente ha dicho instrumento, el reactivo también es pesado de manera cuidadosa para no excederse, nuestro objetivo es determinar la densidad de un gas, con esto presente se necesita determinar la presión atmosférica imperante en el sistema, es decir, en el lugar en donde se desarrolla la práctica, es oportuno mencionar que los resultados pueden variar debido a que en cada lugar se puede encontrar una presión diferente - por ejemplo en Acapulco a nivel del mar la presión es de una atmósfera-.

El resultado del porcentaje de rendimiento se debe a que no todo el PbO2

reacciono en la práctica y nuestra producción real representa al reactivo que si lo hizo, observamos también el cambio de color que sufrió el PbO2 (café oscuro, amarillo, rosa, naranja), durante su calentamiento y durante su enfriamiento, mientras que el que no alcanzo a reaccionar no tuvo cambios de color. Obtuvimos además, los gramos de reactivo que no reaccionaron en la práctica.

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos durante el experimento demostraron que existen errores altos en densidad de 21.64% y en % rendimiento de 66.67% que pueden ser empleados por el mal empleo de instrumentos de laboratorio, debido a la falta de práctica, por la cantidad de masa de PbO2 que utilizamos y por la forma de

calentar dicha sustancia, ya que en ocasiones retirábamos mucho la flama del tubo de ensayo y lo dejábamos enfriar, propiciando que al tratar de calentar nuevamente, éste fuera más tardado y se perdiera la esencia de la práctica.

Para solucionar los errores existentes en el experimento bebemos practicar más el uso del material de laboratorio, como equipo e individualmente, aprendiendo de los detalles que han surgido y que propician los errores ya

mencionados. Así mismo practicar las mediciones de masa para que en otra ocasión no se refleje nuestra medición en los resultados.

Fue llamativa la forma en que el PbO2 experimentaba cambios en su color,

fue muy notoria su evolución de café a amarillo, rosa, anaranjado, e incluso una parte nos mostraba su color original, demostrando con ello el error que se nos había presentado.

CUESTIONARIO

1. Escribir la ecuación química de la reacción efectuada. R= Se encuentra en la sección de cálculos.

2. Calcular la masa en gramos del oxigeno producido. R= Se encuentra en la sección de cálculos.

3. Calcular la densidad del oxigeno en las condiciones del experimento.

a) Directamente: por medio del coeficiente de la masa del oxigeno producido, entre su volumen equivalente de agua.

b) Indirectamente: aplicando la ecuación modificada de los gases ideales.

R= Se encuentra en la sección de cálculos.

4. Calcular la densidad el oxigeno en condiciones normales.

a) Encontrando el coeficiente de la masa de 1 mol de gramos, entre el volumen molar a esas condiciones de temperatura y presión.

b) Encontrar el coeficiente de la masa del oxigeno producido entre su volumen corregido a esas condiciones de temperatura y presión. c) Aplicando la ley de gases ideales

R= Se encuentra en la sección de cálculos.

5. Calcular el error relativo, entre los valores calculados en 3ª y 3b así como entre 4ª y 4b.

R= Se encuentra en la sección de cálculos.

6. Calcular el porcentaje de bióxido de plomo descompuesto.

1 mol PbO2 1 mol PbO + ½ mol O2

239 g/mol 223g/mol 16g/mol 239g 223g 16g x=0.29g Descompuesto 100% - 0.49 0.02g 95% x= 0.46 g 0.43g 0.03g Bibliografía • Castellan Fisicoquímica

Fondo educativo interamericano • Mortimer

Química

Grupo editorial iberoamericano

• Química aplicada cabildo mirando Química general 1

Práctica no. 4

Propiedades de los líquidos Objetivos

Determinar la viscosidad de tres líquidos puros a tres diferentes temperaturas, utilizando el viscosímetro de Ostwald

Determinar la tensión superficial de tres líquidos puros mediante el método de ascensión capilar

Determinar el porcentaje de error, entre el valor experimental y el reportad en la literatura.

Objetivos particulares

• Observar el comportamiento de los líquidos dentro del viscosímetro y registrar los tiempos necesarios para poder determinar su viscosidad.

• Determinar la viscosidad de las sustancias empleadas (agua alcohol acetona) por los distintos equipos del laboratorio de química industrial utilizando los datos obtenidos mediante su observación.

• Determinar la tensión superficial de los líquidos (agua y alcohol) mediante el método propuesto en el experimento.

Resumen

En la realización de esta practica que en seguida se presenta, ya que el objetivo principal de esta practica fue el de determinar la tensión superficial a temperatura ambiente y la viscosidad del agua y el alcohol etílico distintas temperaturas, realizándolo mediante una técnica de ascensión capilar para la tensión superficial de los líquidos y empleando el viscosímetro de ostwald con una observación muy aguda para tomar los tiempos necesarios para la viscosidad. Teniendo como fundamento teórico o base para realizar los cálculos las ecuaciones de poiseuille y de tal manera calcular los errores experimentales los cuales tuvieron un bajo índice.

Aplicación industrial

La viscosidad de algunas sustancias (sobre todo aceites) esta aplicada en la industria de lubricantes para las maquinas. Los lubricantes son materiales puestos en medio de partes en movimiento con el propósito de brindar enfriamiento (transferencia de calor), reducir la fricción, limpiar los componentes, sellar el espacio entre los componentes, aislar contaminantes y mejorar la eficiencia de operación.

INTRODUCCIÓN

Los líquidos están formados por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, cada una de ellas choca miles de millones de veces en un lapso muy pequeño. Pero, las intensas fuerzas de atracción entre cada molécula o enlaces de hidrogeno llamados dipolo-dipolo, eluden el movimiento libre, además de producir una cercanía menor que en la que existe en un gas entre sus moléculas. Además, los líquidos presentan características que los colocan entre el estado gaseoso completamente caótico y desordenado, y por otra parte al estado sólido de un liquido (congelado) se le llama ordenado. Por lo tanto podemos mencionar los tres estados del agua (liquido universal), sólido, gaseoso y liquido. Compresión y expansión de los líquidos

También a los líquidos se les considera incomprensibles debido que dentro de ellos existen fuerzas extremas que entre sus moléculas las cuales se atraen, por otra parte cuando a un liquido se le aplica una presión su volumen no se ve afectado en gran cantidad, ya que sus moléculas tienen poco espacio entre si; por otra parte si aplicamos un cambio de temperatura a un líquido su volumen no sufrirá cambios considerables. Cuando las moléculas de un líquido están en continuo aumento de movimiento es por causa del aumento de alguna temperatura que esté experimentando el mismo lo cual inclina al liquido a aumentar la distancia de sus moléculas, a pesar de esto las fuerzas de atracción que existen en el líquido se oponen a ese distanciamiento de sus moléculas.

Difusión de los líquidos

Cuando se realiza la mezcla de dos líquidos, las moléculas de uno de ellos se difunden en todas las moléculas del otro líquido a mucha menor velocidad, cosa que en los gases no sucede. Sí deseamos ver la difusión de dos líquidos, se puede observar dejando caer una pequeña cantidad de tinta (china) en un poco de agua. Debido a que las moléculas en ambos líquidos están muy cerca, cada molécula conlleva una inmensidad de choques antes de alejarse, puede decirse que millones de choques. La distancia promedio que se genera en los choques se le llama trayectoria libre media y, en los gases es más grande que en los líquidos, cabe señalar que esto sucede cuando las moléculas están bastantemente separadas. Hay constantes interrupciones en sus trayectorias moleculares, por lo que los líquidos se difunden mucho más lentamente que los gases.

Forma y volumen de un líquido

En los liquido, las fuerzas de atracción son suficientemente agudas para limitar a las moléculas en su movimiento dentro de un volumen definido, a pesar de esto las moléculas no pueden guardar un estado fijo, es decir que las moléculas del líquido no permanecen en una sola posición. De tal forma que las moléculas, dentro de los límites del volumen del líquido, tienen la libertad de moverse unas alrededor de otras, a causa de esto, permiten que fluyan los líquidos. Aún cuando,

los líquidos poseen un volumen definido, pero, debido a su capacidad para fluir, su forma depende del contorno del recipiente que los contiene.

Viscosidad en un líquido

Algunos de los líquidos, literalmente fluyen lentamente, mientras que otros fluyen con facilidad, la resistencia a fluir se conoce con el nombre de viscosidad. Si existe una mayor viscosidad, el líquido fluye más lentamente. Los líquidos como la maleza y el aceite de los motores son relativamente viscosos; el agua y los líquidos orgánicos como el tetracloruro de carbono no lo son. La viscosidad puede medirse tomando en cuenta el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un líquido fluye a través de un delgado tubo, bajo la fuerza de la gravedad.

En otro método, se utilizan esferas de acero que caen a través de un líquido y se mide la velocidad de caída. Las esferas más lentamente en los líquidos más viscosos. Si deseamos determinar las viscosidades con respecto al tiempo, es decir el volumen del líquido que fluye con respecto al tiempo tenemos:

...ecuación (1) Donde:

= Velocidad de flujo del líquido a lo largo de un tubo. r = Radio del tubo.

L = Longitud

(P1 - P2) = Diferencia de presión

A pesar de esto la determinación de las variables L y r es complicado, para esto empleamos un método de comparación entre un liquido de viscosidad desconocida y el agua como un liquido base, pero si consideramos que ∆ P es en proporción a la densidad ρ tenemos el siguiente análisis.

Donde:

µ 1= Viscosidad del liquido desconocido.

µ 2 Viscosidad del = agua.

Tensión superficial de los líquidos

Cada molécula de un líquido se desplaza siempre bajo influencia de sus moléculas vecinas. Una molécula cerca del centro del líquido, experimenta el efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones. Sin embargo, una molécula en la superficie del líquido no esta completamente rodeado por otras y, como resultado, solo experimenta la atracción de aquellas moléculas que están por abajo y a los lados. Por lo tanto la tensión superficial actúa en un líquido perpendicular a cualquier línea de 1cm de longitud en la superficie del mismo. Para la tensión superficial tenemos lo siguiente:

Donde:

r = Radio del tubo capilar.

h = Altura medida desde el nivel del líquido en el tubo de ensaye, hasta el nivel del líquido en el tubo capilar.

g = Aceleración de la gravedad.

θ = Angulo de contacto en el liquido con las paredes del tubo capilar. γ = Tensión superficial.

Para los líquidos que mojan el vidrio, su ángulo de contacto se supone a 0°, y sacando el (cos 0°) es 1, por lo que la ecuación anterior se reduce a:

Donde:

Reactivos

Nombre Formula

química Propiedades Toxicidad

Agua H2O

• Presenta un punto de ebullición de 100 °C (373 K) a presión de 1 atm.

• Tiene un punto de fusión de 0 °C (273 K) a presión de 1 atm.

• El agua pura no conduce la electricidad (agua pura es el agua destilada libre de sales y minerales)

• Es un líquido inodoro e insípido. Estas son las propiedades organolépticas, es decir, las que se perciben con los órganos de los sentidos del ser humano.

• Se presenta en la naturaleza de tres formas, que son: sólido, líquido o gas. • Tiene una densidad máxima de 1 g/cm3 _a

277 K y presión 1 atm. Así, por cada centímetro cúbico (cm3_{) hay 1 g de agua.}

• Forma dos diferentes tipos de meniscos: cóncavo y convexo.

• Tiene una tensión superficial. • Posee capilaridad.

• La capacidad calorífica es mayor que la de otros líquidos.

• Calor latente de fusión del hielo a 0 °C: 80 cal/g (ó 335 J/g)

• Calor latente de evaporación del agua a 100 °C: 540 cal/g (ó 2260 J/g)

• Se cristaliza esponjosa (nieve)

• Tiene un estado de sobreenfriado, es decir, líquido a -25 ºC

• Ayuda a regular el calor de los animales • Tiene un elevado calor de vaporización, y

una elevada constante dieléctrica. • Proporciona flexibilidad a los tejidos. • Tiene una gran fuerza de cohesión entre

sus moléculas, y la fuerza de adhesión por los puentes de hidrógeno que son muy termohábiles.

• No posee propiedades ácidas ni básicas. • Con ciertas sales forma hidratos.

• Reacciona con los óxidos de metales formando bases.

• Es catalizador en muchas reacciones químicas.

• Presenta un equilibrio de autoionización, en el cual hay iones H3O+ y OH-

Acetona _C

3H6O

Estado de agregación: Líquido Apariencia: Incoloro

Masa molecular: 58,09 uma Punto de fusión: 178,2 K (-94,8 °C) Punto de ebullición: 329,4 K (56,4 °C) Solubilidad en agua: no es soluble

Punto de inflamabilidad: 253 K (-20 °C) K (Expression error: Unrecognised punctuation character "[" °C)

Ingestión: Náuseas, vómitos.

Inhalación: Salivación, confusión mental, tos, vértigo, somnolencia, dolor de cabeza, dolor de garganta, pérdida del conocimiento. Piel: Piel seca, enrojecimiento. Ojos: Enrojecimiento, dolor, visión borrosa. Posible daño en la córnea.

Benceno C6H6

Estado de agregación: Líquido Apariencia: Incoloro

Masa molecular: 78.1121 uma Punto de ebullición: 80°C Punto de fusión: 6°C

Densidad relativa (agua = 1): 0.88

Solubilidad en agua, g/100 ml a 25°C: 0.18 Presión de vapor, kPa a 20°C: 10

Densidad relativa de vapor (aire = 1): 2.7 Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1.2

Punto de inflamación: -11°C c.c. Temperatura de autoignición: 498°C

Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 1.2-8.0 INHALACION: Vértigo. Somnolencia. Dolor de cabeza. Náuseas. Jadeo. Convulsiones. Pérdida del conocimiento.

PIEL: Piel seca.

Enrojecimiento. Dolor. Para mayor información, véase Inhalación. OJOS: Enrojecimiento. Dolor. INGESTION: Dolor abdominal. Dolor de garganta. Vómitos.

Equipo • 1 vaso de 2000ml • 1 mechero • 1 viscosímetro de ostwald • 1 termómetro de 10ºC a 120ºC • 1 cronometro • 1 soporte universal • 1 anillo de metal • 2 tubos capilares • 1 tubo de ensayo • 1 pipeta de 10ml.

• 1 tela de alambre c/centro de asbesto.

Sustancias

• Agua destilada • Acetona

• Benceno • Alcohol etílico

Diagrama de desarrollo de tensión superficial Tomar muestra con jeringa Colocar muestra en tubo de ensaye Colocar capilar verticalmente en la mesa Medir altura de agua del tubo Medir altura de

agua del capilar

h2=_____

h1=_____

Aplicación de la

formula para ten. Sup.

γ = (r.c)(P)(g)(∆h)/2

Medir el radio del capilar Determinación del % error r =_____ Agua Alcohol Medir 2ml. ∆ h= h2-h1

Diagrama de desarrollo de viscosidad

Tomar muestra Llenar _{viscosímetro a ¾}

del bulbo grueso

Soplar tubo grueso Tapar tubo delgado Llenar vaso de 2lt. Medir a temperatura ambiente CALENTAR A 25ºc CALENTAR A 30ºc Meter viscosímetro a vaso de 2lt sin destapar tubo delgado Destapar tubo delgado Tomar tiempo de línea 1 a línea 2 Alcohol Agua T (20ºC)=_____ T (25ºC)=_____ T (30ºC)=_____ Aplicación de la formula De viscosidad μ EXP = P1t1/P2t2 Determinación de %error

Cálculos y resultados

SUSTANCI

A

T 30 o_{C T(prom) 35} o_{C T(prom) 40} o_{C T(prom)}

alcohol T1 94.2 94.75 90 90.65 89 89.3 T2 95.3 91.3 89.6 agua T1 54.6 54.2 67.2 67.25 90 90.3 T2 55.2 67.3 90.6 Sustancia T(o_C)

_ρ

teo

µ

teo (milipoises) T(s)

µ

exp=

ρ

1

t

1

µ

0

ρ

o

t

o (milipoises) E.E = DT-Dexp *100 % DT

Alcohol

30 0.7769 10 94.75 10.796 7.96 % 35 0.7772 9.4 90.65 8.0095 5.38 % 40 0.7686 8.5 89.3 5.0067 46.73 % Agua (H2O) 30 0.99406 8.004 54.9 35 0.99406 7.60 67.25 40 0.99224 6.53 90.3

Equipo 3

SUSTANCI

A

T 30 o_{C T(prom) 35} o_{C T(prom) 40} o_{C T(prom)}

alcohol T1 94.2 94.75 90 90.65 89 89.3 T2 95.3 91.3 89.6 agua T1 54.6 54.2 67.2 67.25 90 90.3 T2 55.2 67.3 90.6 Sustancia T(o_C)

_ρ

teo

µ

teo (milipoises) T(s)

µ

exp=

ρ

1

t

1

µ

0

ρ

o

t

o (milipoises) E.E = DT-Dexp *100 % DT

Alcohol

30 0.7769 10 94.75 10.796 7.96 % 35 0.7772 9.4 90.65 8.0095 5.38 % 40 0.7686 8.5 89.3 5.0067 46.73 % Agua (H2O) 30 0.99406 8.004 54.9 35 0.99406 7.60 67.25 40 0.99224 6.53 90.3 0 o_C

µ

exp

= ρ

1

t

1

µ

0

= = 10.796 milipoises

ρ

o

t

o Para T = 35o_{C = = 8.0095 milipoises} (0.7769)(94.75) (8.004) (0.99406)(54.9) (0.7772)(90.65) (7.60) (0.99406)(67.25)

para T = 40 o_{C = = 5.0067 milipoises}

EQUIPO # 2 VISCOSIDAD

T=25ºC µ exp. = ρ 1t1µ ο/to ρ ο  µ exp. =(0.781g/ml)(109.5seg)(9.0455milipoises)/(60.015seg)(0.99707g/ml) µ exp. = 12.927 milipoises

%Error= µ teo−µ exp x 100% (%) µ teo

%Error= 11milipoises – 12.927 milipoises / 11 milipoises x 100%

25 °C 30 °C 35 °C ALCOHOL 110.8 99.3 95 108.2 100.6 91 H2O 60.01 70.1 60.03 60.02 70.1 60.01 Sustancia T

(ºC) ρ(g/ml)teo µ(milipoises)teo t

(seg) µ_ρ exp. _1t1µ= _{ο/to ρ ο (milipoise} s)

%Error= µ teo−µ exp x 100% (%) µ teo Alcohol etílico 2530 0.7810.777 1110 109.599.95 12.9278.906 17.5210.94 35 0.773 9.3 93 8.396 9.72 H2O 25 0.99707 9.0455 60.01 5 30 0.99567 8.004 70.1 35 0.99406 6.9625 60.02 (0.7686)(89.3) (6.536) (0.99224)(90.3)

%Error= 17.52% T= 30ºC

µ exp. = ρ 1t1µ ο/to ρ ο 

µ exp. =(0.777g/ml)(99.95seg)(8.004milipoises)/(70.1seg)(0.99567g/ml)

µ exp. = 8.906 milipoises

%Error= µ teo−µ exp x 100% (%) µ teo

%Error= 10milipoises – 8.906 milipoises / 10 milipoises x 100% %Error= 10.94%

T= 35ºC

µ exp. = ρ 1t1µ ο/to ρ ο 

µ exp. =(0.773g/ml)(93seg)(6.9685milipoises)/(60.02seg)(0.99406g/ml)

µ exp. = 8.396 milipoises

%Error= µ teo−µ exp x 100% (%) µ teo

%Error= 9.3milipoises – 8.396 milipoises / 9.3 milipoises x 100% %Error= 9.72%

TENSIÓN SUPERFICIAL

In document PRACTICAS_DE_QUIMICA_INDS._todas (página 53-73)