GASES: DETERMINACIÓN DE LA MASA MOLAR DEL Mg

Química General – Licenciatura en Biología Trabajo Práctico de Laboratorio N°: 4

GASES: DETERMINACIÓN DE LA MASA MOLAR DEL Mg

Objetivos: Determinar experimentalmente la masa molar de un metal aplicando las leyes de los gases ideales y la estequiometría de una reacción. Introducir los conceptos de error de medición, propagación de errores y su aplicación en la elección de instrumentos.

El magnesio reacciona con ácido clorhídrico produciendo cloruro de magnesio e hidrógeno gaseoso. La reacción ajustada es la siguiente:

( )s

HCl

Mg

Cl

H

Mg

+

2

→

+

El práctico consiste en pesar una masa de Mg, hacerla reaccionar totalmente con HCl a temperatura constante y medir el volumen y la presión del gas hidrógeno desprendido, que se recoge sobre agua. El dispositivo usado para ello es el siguiente:

Considerando que el gas se comporta como ideal, podemos calcular la cantidad de H2 desprendido

conociendo la temperatura, presión y volumen.

T

R

n

V

P

2

2

=

El número de moles de hidrógeno es:

T

R

V

P

n

2

=

La estequiometría de la reacción indica que se forma un mol de hidrógeno gaseoso por cada mol de Mg que reacciona.

n

=

n

Entonces podemos calcular el peso atómico del Mg y compararlo con tablas.

Mg Mg Mg

n

m

molar

Masa

=

La masa de Mg se conoce pesando la cinta de Mg.

La temperatura es la del ambiente, se mide con un termómetro de laboratorio.

La presión parcial de hidrógeno se mide de manera indirecta. Sobre la superficie del agua del vaso de precipitado actúa la presión atmosférica que es igual a la presión que ejercen los gases y la columna de agua que se encuentran dentro de la bureta.

O H columna O vaporH H

atm

P

P

P

P

2 2

2

+

+

=

Podemos medir la presión atmosférica con un barómetro; la presión de vapor de agua a la temperatura del experimento se saca de tablas (Handbook of Chemistry and Physics). Para conocer la presión de la columna de agua expresada en mm de Hg se mide su altura con una regla milimetrada, se la multiplica por la densidad del agua a esa T y se divide por la densidad del mercurio (13.6 g/cm3).

Hg O H O H columna O H columna

densidad

densidad

x

h

P

2

=

De la ecuación (4) despejamos la PH2:

O H columna O vaporH atm

H

P

P

P

P

2 2

2

=

−

−

Materiales:

Cinta de magnesio Alambre de cobre

Ácido clorhídrico concentrado

Vaso de precipitado de 500mL o 1000 mL Bureta de 50 mL

Pipeta volumétrica de 10 mL Soporte

Termómetro Regla milimetrada

Datos de laboratorio:

• Temperatura ambiente

• Presión atmosférica

• Presión de vapor de agua a la temperatura ambiente

Procedimiento:

• Pesar la cinta de Mg que provee el docente (mMg). • Colocar agua destilada en el vaso de precipitado

• Medir la temperatura del agua (T) con un termómetro.

• Averiguar la presión atmosférica (Patm). En toda medición anotar la mínima división de la escala.

• Buscar en tablas la PVapor H2O a la temperatura T.

• Determinar el volumen del extremo no graduado de la bureta. Con el robinete cerrado, agregar con una pipeta volumétrica 10,0 ml de agua destilada. Restar a estos 10,0 mL el volumen graduado llenado con agua en la bureta.

• Atar la cinta de Mg con un alambre de cobre al extremo superior de la bureta.

• Armar el dispositivo de la figura 1. Primero colocar en la bureta 10 mL de ClH concentrado y completar con agua hasta llenar totalmente la bureta (Figura 1 inicial). Introducir la cinta de Mg en el interior del tubo. Obstruyendo la entrada de aire con el dedo pulgar, dar vuelta la bureta e introducirla en un vaso de precipitados con agua, de manera que quede apoyada en el fondo del vaso de precipitado. Sujetar la bureta al soporte de hierro (Figura 1 final). Precaución:

previamente practique varias veces dar vuelta la bureta.

• Medir la altura de la columna de agua con una regla milimetrada

(

)

• Calcular la masa molar de Mg en la hoja para entregar al docente.

Tratamiento de resultados: calculo de error. Discutir en grupo el concepto de error.

Considerando que la masa molar del Mg de tablas es el valor verdadero, se puede calcular el error relativo porcentual cometido con el valor obtenido del práctico.

100 .

. .

% x

tablas Mg at Peso

calculado Mg

at Peso tablas

Mg at Peso

Er _{PesoatómicoMg} = −

Este error se debe a muchos factores (discutir cuáles) pero uno importante es la elección de los instrumentos de medición usados. En este práctico se midieron varias magnitudes, y todas ellas tienen un error de apreciación, que es la mínima división de la escala del instrumento de medición. El Er% de apreciación se calcula como:

100

% x

medido valor

n apreciació de

error n

apreciació de

Er =

Los errores de apreciación de magnitudes calculadas se propagan siguiendo ciertas reglas que dependen de la operación aritmética que se realiza. (TABLA 1)

TABLA 1 Reglas de propagación de errores Er% para magnitudes calculadas

Operación aritmética realizada Er% aprec. resultante Producto por un factor Igual al Er% de la magnitud medida

Suma algebraica Igual al del sumando de mayor Er%

Hoja para entregar al Docente Apellido y nombre

Turno: Comisión Nro: Fecha:

A. Calculo de la masa molar de Mg

Calcular la presión de la columna de agua en mmHg (Pcolumna H2O ) con la ecuación (5).

Calcular la presión parcial del hidrógeno (P H2 ) con la ecuación (6).

Con las ecuaciones (1), (2) y (3) calcular la masa molar del Mg.

Calcular el error relativo porcentual cometido.

B. Propagación de errores

Completar la Tabla 2 con los valores medidos y calcule los errores de apreciación y los Er% de apreciación

TABLA 2: Magnitudes medidas Magnitud medida Valor medido Error de

apreciación

Er% de apreciación mMg

T VH2

Patm

Altura columna agua

Considerando las reglas de propagación de errores completar la TABLA3

TABLA 3: Magnitudes calculadas Magnitud

calculada

Valor calculado

magnitudes Er%

aprec.

Er% aprec. resultante

Pcolumna H2O h columna H2O

PH2

Pcolumna H2O

Patm P vapor H2O

nH2 = nMg

PH2

VH2

TH2

masa molar Mg

mMg

nMg

Comparar el Er% de apreciación con el Er% calculado antes para la masa molar del Mg. ¿Porqué son diferentes?

Expresar el resultado final del experimento realizado incorporando el Er% calculado.

¿Cuál medición se podría mejorar para disminuir el Er% de apreciación?

¿Qué cuidados habría que tener para disminuir el error en general?

Universidad Nacional del Comahue Centro Regional Universitario Bariloche

Química General – Licenciatura en Biología Trabajo Práctico de Laboratorio N°: 5

TERMODINÁMICA: CALORIMETRÍA

Objetivo: Hallar el calor de reacción de una reacción de neutralización (entalpía de neutralización) utilizando un calorímetro a presión constante.

Materiales Calorímetro

Termómetro digital Baño termostático

Vaso de precipitado de vidrio de 100 mL Probeta de 50 o 100 mL

Cronómetro

Procedimiento

1- Hallar la constante del calorímetro.

Introducir en el calorímetro 40g de agua a temperatura ambiente, registrar la temperatura. Agregar otros 40 g de agua a una temperatura superior a los 60°C. Registrar los cambios de temperatura agitando ocasionalmente. Registrar la temperatura a los 10 minutos de mezclado.

Calorímetro construido empleando envase de espuma plástica solución

termómetro

varilla de vidrio para agitar

tapa

bulbo del termómetro sumergido en la solución)

Resultado experimental (ejemplo):

Qagua fría + Qcalorímetro + Qagua caliente = 0

Qagua = magua . cagua . (Tfinal –Tinicial)

Qcalorímetro = Ccal . (Tfinal –Tinicial)

Ccal = cte del calorímetro = mcalorímetro . ccalorímetro

2- Hallar el calor o entalpía de neutralización ∆Hºr.

Llenar el vaso del calorímetro con agua de la botella para homogeneizar la temperatura. Luego de unos minutos, introducir en el calorímetro 40 mL de solución 1,0 M de ácido clorhídrico. Registrar la temperatura. Verificar que se parta de la misma temperatura en las dos disoluciones. Agregar, con mucha precaución, 40 mL 1,0 M de hidróxido de sodio. Registrar la temperatura durante 10 minutos. Anotar la temperatura a los 10 minutos de realizada la mezcla. Para calcular el calor de neutralización estándar se utilizará la siguiente ecuación:

Qmezcla + Qcalorímetro + Qneutralización = 0

o

T ( C)

Apellido y nombre

Turno: Comisión Nro: Fecha:

1. Calcular la constante del calorímetro.

2- Hallar el calor o entalpía de neutralización.

3- Calor de dilución

Experimentalmente se comprueba que el calor de dilución que se produce al diluir 40 mL de HCl 1,0 M con 40 mL de NaOH 1,0 M (ambas soluciones se diluyen al doble del volumen inicial) es despreciable. Sin embargo, no siempre el calor de dilución es despreciable.