PRÁCTICA NO.1
CONOCIMIENTO Y MANEJO DEL MATERIAL DE
LABORATORIOS
OBJETIVO GENERAL
Identificar el material de laboratorio, por nombre, señalando es uso que se le puede dar.
Determinar la masa, el volumen, la densidad, la temperatura y la presión de algunos compuestos químicos aplicando los conceptos de
incertidumbre, precisión y error.
OBJETIVOS PARTICULARES
• Lograr identificar el material de laboratorio y adquirir conocimiento acerca de su clasificación y uso que se le pueda dar.
• Aprender a utilizar las balanzas granataría y electrónica utilizando determinados materiales de laboratorio y la diferencia que estas dos balanzas tengan entre si.
• Aprender a utilizar el material de vidrio que sirve para medir volúmenes y entender como registrar las escalas que tiene cada instrumento.
• Determinar la densidad de los líquidos cuando se le
es diluida una sustancia.
• Determinar y registrar la temperatura de un líquido que es calentado.
• Aprender a utilizar el manómetro que utiliza agua y lograr registrar la presión manométrica que se da al liberar cantidades de aire dentro de un garrafón.
RESUMEN
A continuación se presenta una práctica en la que interactuamos con instrumentos de laboratorio, y dos sustancias, aprendiendo a medir masas; el instrumento mas optimo para hacerlo es la balanza digital, medimos volúmenes; el mejor instrumento para ello es la bureta Al medir la presión con el manómetro analizaremos presiones de gases cercanas a las de la tierra. Calculamos densidades del cloruro de sodio y agua destilada, mismas que son muy similares al igual que su incremento y disminución de temperatura.
En la industria el saber lo anterior es de vital importancia, ya que el mínimo error puede generar fatales consecuencias.
INTRODUCCIÓN
Experimentar es descubrir o comprobar principios científicos por medio de pruebas y ensayos. Existen lugares específicos en donde se realizan actividades que no pueden o no deben realizarse en otros lugares; uno de ellos es el laboratorio de química, en el cual existen materiales, sustancias, aparatos, etc., que nos facilitan los experimentos que debemos realizar.
A lo largo de esta práctica se mostrarán algunos materiales de laboratorio; los cuales normalmente se hallan clasificados por la utilidad que brindan. Esto facilita su localización, selección y ordenamiento dentro del laboratorio, aunque también se pueden clasificar de acuerdo al material del que están elaborados.
Se entiende por clasificar al proceso que permite la ordenación sistemática en categorías, en un plan definido o en un criterio preestablecido.
El trabajo del laboratorio de química que se finca en la experimentación, a veces necesita montar dispositivos en los cuales habrá que idear o adoptar algunos materiales, y para tal caso es indispensable conocer en forma general el material y equipo con el que debe contar el laboratorio.
Según su uso el material de se ha clasificado en : Sostén
Recipiente Volumétricos Uso especifico
Por el material que se encuentran hechos: Porcelana
Fierro Metal Madera Vidrio
Los aparatos son instrumentos de construcción mas elaborados. • Mecánicos Balanzas Centrifugas Viscosímetros Manómetros • Ópticos Microscopios Refractómetros Polarímetros
• Electrométricos Medidor de ph Potenciómetro Puente de conductividad Kart fisher • Fotométricos Calorímetros.
Se hablará además de algunas sustancias (las sustancias empleadas en laboratorio son reactivos usados para la experimentación y como auxiliares en la identificación de características de compuestos y elementos; pueden ser hidróxidos, ácidos, sales, indicadores, metales e incluso elementos en su estado puro y natural) como el carbonato de calcio y el cloruro de sodio; el cual es peligroso sólo en grandes cantidades y se encuentra en estado sólido. Trabajaremos con los compuestos anteriores para mezclarlos, pesarlos, diluirlos en agua y registrar su temperatura.
Dentro del laboratorio existen ciertas reglas que hacen de éste un lugar seguro para nuestra persona y salud y con ello conllevan a vivir una experiencia rica y agradable acerca de la comprensión del mundo que nos rodea. Las principales reglas se muestran a continuación:
1) Acercar el cerillo encendido a un lado de la boca del mechero cuando se va a encender y enseguida abrir la llave del gas.
2) Para hacer uso de diferentes sustancias es importante revisar las indicaciones que llevan los frascos, ya que algunos contienen sustancias tóxicas o corrosivas. No olvidar cerrarlos muy bien.
3) Al verter ácidos o hidróxidos en agua, debe hacerse gota a gota, escurriéndolos muy lentamente por la orilla del recipiente. Nunca debe agregarse agua al ácido o al hidróxido, pues se puede producir una reacción muy violenta, y el ácido te puede salpicar.
4) Si se vierten ácidos a las atarjeas, deben ir previamente neutralizados; para ello se les debe agregar una sustancia alcalina como el bicarbonato de sodio. De esta manera se neutralizan los ácidos, es decir, se reduce su acidez. Además, debe vaciarse muy lentamente, cuidando que no haya agua o alguna otra sustancia en la atarjea (conducto de agua para riego y otros usos/alcantarilla).
5) Nunca se deben arrojar al desagüe dos o más sustancias juntas, porque pueden reaccionar y provocar accidentes.
6) No toques las sustancia, porque puedes quemarte. 7) No debes probar ni oler ninguna sustancia.
8) Con las probetas podemos obtener una exactitud de hasta 1ml. Abajo de 10ml es preferible emplear una pipeta y, si se desea mayor exactitud, una bureta.
9) Para mediciones muy precisas de longitudes se usa el vernier (mide hasta décimas de milímetro).
10) Los mecheros de alcohol no se apagan soplándolos, sino tapando la flama con la capucha.
11) En algunas mediciones de tiempo sólo es suficiente medir en segundos; si no se cuenta con un cronómetro, se utilizan relojes digitales que sí lo poseen.
12) Los frascos esmerilizados tienen la función de evitar la salida de gases de las soluciones que contienen, y los de color ámbar evitan la descomposición de la sustancia que contienen por efecto de la luz.
13) Al calentar el vidrio ten mucho cuidado, ya que no aparenta estar caliente y te puedes quemar.
14) Lubrica con grasa o aceite el orificio de un tapón de hule para introducir con facilidad el termómetro.
15) Debes conocer los controles de gas, agua y electricidad para suspender su suministro si hay riesgo de peligro. Por ello también debes conocer dónde se encuentran los extinguidores, regaderas y botiquín de laboratorio.
16) Normalmente el color azul se reserva para identificar la tuberia de agua; el amarillo para el gas; el blanco para la electricidad, y el negro para el drenaje.
17) Debes respetar el espacio entre mesa y mesa y el lugar que se haya dedicado para la experimentación, ya sea que trabajes en equipo o individualmente.
18) Las mesas y materiales de uso deben estar perfectamente limpios para evitar que se alteren los resultados de las prácticas.
19) El mantenimiento y cuidado de los componentes del laboratorio o, en su caso, del aula-laboratorio es también responsabilidad de todos para evitar el deterioro o destrucción de los materiales.
20) Limpia el área de trabajo, lava el material que uses, acomodándolo en su lugar o entrégalo al encargado del laboratorio.
Los laboratorios escolares tienen como objetivo principal brindar un lugar propio para producir, repetir y comprobar algunos de los fenómenos naturales, de esta manera puedes observarlos más fácilmente y ampliar tus conocimientos científicos.
Además, permite que desarrolles tus habilidades de observación, manipulación de sustancias y manejo de aparatos.
MATERIAL:
• Anillo de hierro.• Bureta.
• Gradilla.
• Matráz balón fondo plano.
• Mechero.
• Pinzas Holder.
• Pinzas para tubo de ensayo.
• Probeta.
• Soporte universal. • 3 vasos de precipitados.
• Garrafón de vidrio de 20 litros con conexiones de vidrio y manguera.
• Balanza electrónica.
• Densímetro.
• Matráz aforado. • Matráz de dos bocas. • Mortero con mazo. • Pinzas Lincoln. • Pipeta graduada. • Refrigerante.
• Termómetro.
• Vidrio de reloj.
• Manómetro en U (con agua como líquido manométrico). • Balanza granataria.
• Embudo de separación. • Matráz balón.
• Matráz Erlenmeyer. • Pinzas de extensión. • Pinzas para bureta. • Pipeta volumétrica. • Rejilla.
• Tubo de ensayo.
• Viscosímetro de Ostwald.
REACTIVOS:
Carbonato de calcio (CaCO3)
DIAGRAMAS
Diagrama 1
M.P.
Ajitador Materia l Clasificación Material elaborad o Vidri o Plástic o Mader a Porcelan a Agitador Refrigerante s Embudos Matraces Pipetas Vaso de precipitado Viscosímetro Capsula de porcelana Gradilla Vidrio de reloj Fierr Baño maria Soporte universal Propipeta Termómetro Pinzas Anillo de fierro Cristalizador Metal EspátulaDiagrama 2
vr mvr mCaCO3= 3g peso tara mNaCl = 2g H2O 25 ml H2O VH2O VH2O VH2OmNaCl = 2g mNaCl(ac)=
VNaCl(ac)= ρ= m/V = Mh2O = VH2O = T= Medir masa BG y BD Medir masaBG y BD Medir masa BG y BD NaCl Medir vol. bureta Medir vol. probeta Medir vol. vpp Medir vol. pipeta Mezcla
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Actividad 1
1.-Identifique el material y agrúpelo de acuerdo a la clasificación según su uso 2.-Escriba el nombre de cada material identificado verificando si coincide con los esquemas del material de este manual.
Nombre Dibujo Uso Clasificación
Agitador Se utilizan para agitar o mover sustancias. Vidrio Anillo de hierro Se utiliza sujeto al soporte universal para soportar , triángulos de porcelana, matraces, etc.. Fierro Baño maría Permite calentar sustancias que no pueden ser expuestas a fuego directo. Fierro
Cristalizador Cristalizaciones Vidrio
Embudo Se emplean para filtrar sustancias liquidas o para trasvasarlas de un recipiente a otro. Vidrio Embudo de buchner Filtraciones al vació junto con un medio filtrante
Nombre Dibujo Uso Clasificación Embudo de separación Se utiliza para la separación de líquidos no miscibles Vidrio
Espátula reactivos sólidosMantener Metal
Garrafón con tapón perforado, conexiones de vidrio y Manguera de látex Se utiliza para medir presiones manométricas
Gradilla Se usa para
sostener diferentes materiales Madera Manómetro Se utiliza para medir la presión de fluidos en un recipiente cerrado Instrumento de medición Matraz de dos
bocas Sirve para
contener sustancias
Vidrio
Matraz
erlenmeyer Se usa para
realizar titulaciones Vidrio Matraz de destilación Generador de vapores Vidrio
Nombre Dibujo Uso Clasificación Matraz aforado Se usa para medir un volumen total Vidrio
Mortero con mazo
Recipiente en el que se machacan materiales o sustancias Porcelana
Pinzas de crisol Permiten sujetar
crisoles
Fierro
Pinzas lincoln Sujeta buretas Fierro
Pinzas de extensión
Sujeta los
refrigerantes Fierro
Pinzas para bureta Sujeta buretas Fierro
Pinzas para termómetro
Sujeta lo
termómetros Fierro
Pipeta graduada Mide volúmenes exactos Vidrio
Pipeta volumétrica Mide volúmenes determinados Vidrio
Nombre Dibujo Uso Clasificación Propipeta Se utiliza para succionar líquidos Plástico Probeta Mide en forma mas exacta los
volúmenes Vidrio Rejilla de asbesto Se utiliza para dar estabilidad al material que esta sosteniendo Alambre Serpiente
Actividad II
Utilizando primero la balanza granataria y posteriormente la balanza electrónica:
1.- Pese en la balanza el vidrio de reloj, Lugo adicione carbonato de calcio (CaCo3) hasta tener 3 gramos de este compuesto y registre la pesada.
2.- De la misma manera pese 2 gramos de cloruro de sodio (NaCl). Nota: Realice todas las pesadas cuatro veces cada una.
No se deseche las sustancias, se utilizaran posteriormente.
Aparato Peso de el
vidrio (gr.) D%Error= DT -DT Exp * 100%
Peso del CaCo3 (gr.) %Error= DT -DExp * 100% DT Balanza granataria 45.2 3.03 45.23 3.04 Balanza digital 45.2 0% 0.66% 3 1% 45.2 3 1.33%
Nombre Dibujo Uso Clasificación
Viscosímetro de ostwald Se utiliza para determinar la viscosidad Vidrio Vaso de
precipitados Se utiliza para
Actividad III
1.- Utilizando una bureta, mida 25 mL de agua y, vaciándolos en:
a) Un vaso de precipitados, registre el volumen según la escala del vaso. b) En una probeta, registre el volumen que indica la escala.
2.- Con una pipeta, mida el volumen del agua contenida en la bureta Nota: registre las medisciones cuatro veces.
Actividad IV
Aparato Peso del
NaCl (gr.) D%Error= DT -DTExp * 100%
Balanza granataria 22 Balanza digital 2.31.7 15%15% Dato teórico Bureta (mL.) Probeta (mL.) %Error= DT -DExp * 100% DT Volumen 25 27 8 25 26.5 6 25 27 8 25 28 12 Dato teórico Bureta (mL.) Pipeta (mL.) %Error= DT -DExp * 100% DT Volum en 25 25.4 1.6 25 25.2 0.8 25 24.9 0.4 25 25.2 0.8 Dato teórico Bureta (mL.) Vaso de precipitado (mL.) %Error= DT -DExp * 100% DT Volumen 25 28 12 25 27 8 25 30 20 25 28 12
Para medir la determinación de la densidad de los líquidos, a temperatura ambiente:
1.- Mida 25 mL de agua destilada, registre su temperatura y su peso.
2.- Diluya los 2 gramos de cloruro de sodio en 100mL. De agua destilada. Determine el peso de 25mL. De esta solución, así como su temperatura.
Nota: No deseche esta solución, se utilizara en la siguiente actividad.
Sustancia mvp + sus (gr.) mvp(gr.) msus.=mvp+sus.- mvp (gr.) Volumen (mL.) ρ=m / v (gr/mL.) H2O 76.4 54.7 21.7 25 0.868 NaCl 79.2 54.5 24.7 25 0.988
Actividad V
1.- Registre la variación de la temperatura de un liquido que se va calentando (agua destilada). Anote consecutivamente la temperatura cada 30 seg., durante 3 min.
2.- Repita el ensayo con la solución de cloruro de sodio.
Tiempo (s.) Temperatura ºC H2O Temperatura ºC NaCl C A L E N T A M I E N T O 0 23 22 30 30 24 60 33 29 90 38 34 120 41 38 150 47 43 180 50 49 E N F R I A M I E N T O 210 45 43 240 41 39 270 37 36 300 35 34 330 34 33 360 33 31
0 10 20 30 40 50 60 0 100 200 300 400 Tiempo (seg.) T e m p e ra tu ra ( ºC ) H2O NaCl
Actividad VI
1.- Registre las presiones manométricas que resulten de introducir aire a un garrafón conectado a un manómetro con agua como liquido manométrico.
2.- Posteriormente deja salir pequeñas cantidades de aire, de manera que en una rama del manómetro el líquido descienda 5 cm. cada vez.
h1 (cmH2O) h2 (cmH2O) (cm∆h=| h2-h1| H2O)
Pman=ρH2O PmanH2O
(cmhg) ρHg
Pabs=Patm + Pman
(cmhg) 40 11.3 51.4 40.2 2.9558 61.4 35 13.9 48.9 35 2.5735 61 30 16.5 46.4 29.9 2.1985 60.6 25 19 43.9 24.9 1.8308 60.3 20 21.4 41.4 20 1.4705 59.9
15 23.9 38 14.1 1.0367 59.5
10 26.3 36.3 10 0.7352 59.2
5 28.9 33.8 4.9 0.3602 58.8
0 31.3 31.3 0 0 58.5
Conversión atm, mmhg, lb/in2, Pa
Pabs cmhg 1atm
76cmhg
Pabsatm 760mmhg
1atm
Pabsatm 14.7 lb/in2
1atm Pabs atm 1.01325*105 76cmhg 40 0.807 613.32 11.86 81,769.27 35 0.802 609.52 11.78 81,262.65 30 0.797 605.72 11.71 80,756.02 25 0.793 602.68 11.65 80,350.72 20 0.788 598.88 11.58 79,844.10 15 0.782 594.32 11.49 79,236.15 10 0.778 591.28 11.43 78,830.85 5 0.773 587.48 11.36 78,324.22 0 0.769 584.44 11.30 77,918.92
ANÁLISIS
Los resultados esperados no eran exactos ya que existen diversos factores, que hacen que las medidas no sean exactas; uno de ellos y el más importante depende del ángulo donde fue tomada la medida.
Los resultados que fueron obtenidos tuvieron un error experimental de 0.03 hasta el 20 %; lo cual nos indica que las medidas tomadas no fueron muy alejadas de las reales.
Los aparatos más precisos para medir masa es la balanza digital ya que arroja un valor directo, para medir volumen, la pipeta ya que su escala es pequeña a comparación de otros instrumento, y la presión fue medida por un manómetro que también tiene una escala pequeña y es por eso que facilita la lectura de estas medidas.
Las actividades realizadas en la práctica tienen un uso industrial amplio. El medir la temperatura es muy importante en la industria de la metalurgia y en la farmacéutica. Al pesar la masa en la industria farmacéutica ya que es importante que cada medicamento deberá contener la cantidad de sustancia
exacta y la presión es muy importante ya que nos indica a cuanta presión puede ser sometida alguna sustancia química , piezas , etc..
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el experimento demostraron que existen errores en masa de 0.06% a 15% y los de volumen de 0.4% a 20% que pueden ser provocados por el mal empleo e inclusive por falta de experiencia al manipular los instrumentos de laboratorio, por falta de sincronización en el equipo o por el grado incertidumbre que se presenta en el material o apartaos al realizar mediciones de masa, temperatura y volumen.
Para solucionar los errores existentes en el experimento y dentro del equipo de trabajo deberemos de realizar una mejor organización y sincronización al utilizar el material para realizar el experimento, adquiriendo conocimientos y la practica necesaria al trabajar con el equipo o instrumentos que emplearemos en el laboratorio, ya que se aprendió que tipo de material es el mas preciso para realizar mediciones se sabe que instrumento utilizaremos para que el error en el experimento sea menor o sea nulo.
CUESTIONARIO
1.-Mencione la importancia de conocer el uso del material y de equipo de laboratorio, describiendo las diferentes tipos de material y uso.
*Se encuentra en la introducción.
2.- Determine las masas de carbono de calcio y e cloruro de sodio, especifique la incertidumbre, la precisión, así como el porcentaje de desviaron con respecto al valor obtenido como la balanza electrónica.
*Se encuentra en la sección de cálculos y resultados (actividad No. 2). 3.- Determine, en la medición del volumen de agua, la incertidumbre, la precisión, así como el porcentaje de desviación (error en la medición) de cada material utilizado, con respecto al volumen medido en la bureta.
*Se encuentra en la sección de cálculos y resultados (actividad No. 3). 4.- Elabore una tabla de datos donde exprese el volumen determinado en las unidades indicadas.
*Se encuentra en los cálculos y resultados (actividad No. 4).
5.- Compare la densidad del agua, a temperatura ambiente, con la densidad de la solución de cloruro de sodio, también a temperatura ambiente.
*Se encuentra en la sección de cálculos y resultados (actividad No. 5) 6.- Construya una grafica de temperatura contra tiempo que incluya el calentamiento del agua destilada y del calentamiento de la solución de cloruro de sodio. Interprete la grafica.
7.-Calcule las presiones absolutas para el aire, a partir de las presiones manométricas, expresando los resultados en mmHg, atmósferas, lb/in2, Pa.
*Se encuentra en la sección de cálculos y resultados (actividad No. 6) 8.- Investigue tres equipos de uso industrial, incluyendo su ilustración, útiles en la medición de:
a) La presión, b) la temperatura y c) el volumen
Como se mostró anteriormente la presión, el volumen y la temperatura juega un papel muy importante en la vida cotidiana, definiremos los principales usos industriales que tienen cada una de estas variables así como algunos aparatos que facilitan la medición de estos:
Temperatura: En la industria farmacéutica, la temperatura dentro de los
almacenes es muy importante, ya que existen soluciones que cambian sus componentes físicos y químicos, para esto, se debe medir de manera continua la temperatura, existen distintos tipos de mediciones el mas importante y portátil es de la serie optis MS: termómetro infrarrojo universal.
Otro uso industrial esta en la metalurgia ya que se ocupan hornos y calderas que sirven para la fundición de metales.
Presión: Existen muchas aplicaciones industriales para la presión, uno
de los principales usos es para la compactación de diversos materiales, la entabletadora es uno de los principales instrumentos manejados a presión, ya que este es almacenado por polvo y este es procesado para convertirse en tableta, por medio de la presión ejercida por las plaquetas y moldes que están dentro de la maquina.
BIBLIOGRAFÍA
⇒ Guzmán, Zamudio, Polanco, Virginia y Ullo Castillejos Eneida Introducción a la técnica instrumental
Instituto Politécnico Nacional Pág. 9-29
⇒ Martínez Mercedes, Cortes Leticia, y Lujan Enrique Introducción a las maravillas de la Física y la Química Segunda edición, editorial Mc Graw Hill.
Pág. 108 y 109.
⇒ Barcena Rojas Enrique
Elaboración del manual de prácticas de laboratorio de química inorgánica para el nivel medio superior de los centros de bachillerato tecnológico y de servicios.
1986 Pág. 7-18
⇒ Técnica y calidad instrumental 1 C.E.C.y.T “Miguel Othon de Mendizábal”
⇒ Hoesch marrion Rousel
Metodología de operación en producción Pág. 26
⇒ Sanofi Aventis Phama Maquinas y equipo farmacéutico. Pág. 70
PRÁCTICA No. 2 “ COEFICIENTE DE EXPANSIÓN DE
LOS GASES”
OBJETIVO:
Determinar experimentalmente el coeficinte de expansión de los gases.
OBJETIVOS PARTICULARES
:• Observar y comprender el comportamiento de un gas por medio de sus variables de presión, temperatura y volumen.
• Determinar y analizar el volumen de un gas que se encuentra a temperatura ambiente y a un cambio de temperatura determinada.
• Estudiar las teorías o leyes correspondientes a la expansión de los gases y relacionarlas de manera que se aplique con el experimento que se realiza.
RESÚMEN:
En la realización de la práctica que a continuaciòn se presenta, el objetivo principal fué calcular el coeficiente de expansión de los gases (el cual fué realizado con un poco de complicación, ya que fué necesario tomar sólo ciertos valores de la tempreratura y el volúmen, de tal manera que existiera un comportamiento más lineal), teniendo como base teórica la definición del gas ideal, la Teoría Cinético Molecular y las principales Leyes que rigen estos conceptos, para calcular presión (P), temperatura (T) y volumen (V). Finalmente obtuvios el coeficiente, que, comparado con un valor teórico tuvo un error pequeño.
Su uso industrial es el cilindro de aire accionado al vació, que se utiliza para tomar muestras de aire a cierta altura de la ciudad para determinar la cantidad de contaminantes que existen en el ambiente.
GLOSARIO
Atmósfera, atm. Unidad de presión que se define como 101.325 Pa; 1
atm= 760n torr.
Ley de Boyle: A temperatura constante el volumen de una muestra
gaseosa varía inversamente con la presión.
Ley de Charles: A presión constante, el volumen de una muestra
gaseosa varia directamente con la temperatura absoluta.
Ley de Gay Lussac: A temperatura constante y presión constantes, los
volúmenes de los gases usados o producidos en una reacción química se halla en proporciones de numero enteros o sencillos.
Ley del gas ideal: El producto de la presión (P), y el volumen V, de una
muestra de un gas ideal es proporcional al número de moles del gas n, por la temperatura absoluta.
Presión: Fuerza por unidad de área.
Principio de Avogadro: Volúmenes iguales de todos los gases a la
misma temperatura y presión, contienen el mismo número de moléculas.
Teoría cinética de los gases: un modelo a nivel molecular que puede
utilizarse para explicar las leyes de los gases y de la cual la ecuación del gas ideal puede obtenerse.
Proceso: es un conjunto de actividades que suceden con un
determinado fin.
Grado de incertidumbre: Grado de desconocimiento de una condición
la cual puede ser representada por medidas cuantitativas (por ejemplo, un rango de valores calculados según distintos modelos) o por afirmaciones cualitativas (por ejemplo, al reflejar el juicio de un grupo de expertos
Pendiente: Se le llama pendiente a la inclinación de un elemento ideal,
natural o constructivo respecto de la horizontal. La pendiente de una recta en un sistema de representación rectangular (cartesiano), suele ser representado por la letra M, y es definido como el cambio o diferencia en el eje Y dividido por el respectivo cambio en el eje X, entre 2 puntos de la recta.
Ordenada: En el sistema cartesiano, se dice de la coordenada vertical. Coeficiente de correlación: Describe la intensidad de la relación entre
dos conjuntos de variables de nivel de intervalo. Es la medida de la intensidad de la relación lineal entre dos variables. El valor del coeficiente de correlación puede tomar valores desde menos uno hasta uno, indicando que mientras más cercano a uno sea el valor del coeficiente de correlación, en cualquier
dirección, más fuerte será la asociación lineal entre las dos variables. Mientras más cercano a cero sea el coeficiente de correlación indicará que más débil es la asociación entre ambas variables. Si es igual a cero se concluirá que no existe relación lineal alguna entre ambas variables.
Extrapolación: es el proceso de construir nuevos puntos de datos a
partir de un conjunto discreto de puntos conocidos. Es similar al proceso de interpolación, que construye nuevos puntos entre puntos conocidos, pero sus resultados son menos significativos, y están sujetos a mayor incertidumbre.
INTRODUCCIÓN:
Los gases consisten en moléculas muy separadas y en rápido movimiento. Las moléculas de un gas están separadas por distancias comparativamente grandes, por ello pueden ubicarse fácilmente las moñéculas de un gas entre las de otro gas. Los gases son fácilmente compresibles. La compresión consiste en forzar a las moléculas del gas a estar lo más juntas posibles.
Un gas se expande hasta llenar cualquier recipiente en el cual se haya introducido. Los gases se difunden debido a que las moléculas del gas están en constante y rápido movimiento. Por consiguiente, en el curso de su movimiento desordenado, las moléculas del gas golpean las paredes del recipiente. Estos impactos explican el hecho de que los gases ejerzan presión.
GAS IDEAL. Es aquél gas que sigue exactamente el comportamiento
según las condiciones ideales descrito por la ecuación PV= nRT (donde: P= presión, V= volúmen, T= temperatura absoluta, n= número de moles (masa) y R= constante del gas ideal. R=0.082Latm/Kmol).
Condiciones Ideal; P= 1atm, T= 0ºC= 273ºK
De un gas Stándar o normal; P= 1atm, T= 25ºC= 298ºK
Estado; propia del sistema. Cd. de México, P= 585mmHg, T= 22ºC.
TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR:
La teoría cinético-molecular de los gases proporciona un modelo para explicar la regularidad observada en el comportamiento de los gases. El 1738 Daniel Bernoulli explicó la Ley de Boyle suponiendo que la presión de un gas resulta de los choques de las moléculas del gas con las paredes del recipiente. Tiempo después la Teoría Cinética se extendió y decidió los siguientes postulados:
1) Los gases consisten en moléculas muy separadas en el espacio. El volúmen real de las moléculas individuales es despreciable en comparación con el volúmen total del gas como un todo. La palabra molécula se usa aquí para designar la partícula más pequeña de cualquier gas; algunos gases (por ejemplo los gases nobles) consisten en átomos sin combinarse.
2) Las moléculas de los gases están en constante y rápido movimiento rectilíneo, chocan entre sí y con las paredes del recipiente. Aunque la enrgía se puede transmitir de una molécula a otra en estos choques no se pierde energía cinética (que es energía en movimiento). 3) El promedio de energía cinética de las moléculas de un gas depende de la temperatura y aumenta a medida que la temperatura
aumenta. A una temperatura dada, las moléculas de todos los gases tienen el mismo promedio de energía cinética.
4) Las fuerzas de atracción entre las moléculas de los gases son despreciables.
Las Leyes de los gases pueden ser explicados por la teoría cinética.
LEY DE BOYLE:
La relación entre el volúmen y la presión de una muestra de gas fué estudiada por Robert Boyle en 1662. Él descubrió que aumentaba la presión sobre una muestra de un gas hace que el volúmen de éste disminuya proporcionalmente. “La Ley de Boyle establece que, a temperatura constante, el volúmen de una muestra de gas varía inversamente con la presión”:
V α 1/P
La proporcionalidad puede cambiarse en igualdad por la introducción de una constante k.
V= k/P o PV= k
LEY DE CHARLES:
Estudió la relación entre el volúmen y la temperatura de una muestra de gas en 1787. En 1802 recibió el apoyo de Joseph Gay-Lussac.
Un gas se expande cuando se calienta a presión constante. Los datos experiemntales demuestran que por cada grado Celsius que aumenta la temperatura, el volúmen de un gas aumenta 1/273 (valor del coeficinte de expansión de un gas) de su valor a 0ºC si la presión se mantiene constante.
V o lú m en (V ) Presión (P)
Aunque el volúmen aumenta de manera regular con el aumento de la temperatura, el volúmen no es directamente proporcional a la temperatura medida en grados Celsius. La ley de Charles dice que “el volúmen de cualquier muestra de un gas varía directamente con la temperatura absoluta si la presión se mantiene constante”.
P= cte. V α T V = Kt (el valor numérico de la constante de proporcionalidad depende de la presión y del tamaño de la muestra de
gas) .
LEY DEL GAS IDEAL:
El volúmen de un gas, a temperatura y presión fijas, varía directamente con el número de moles del gas considerado.
V α n V= kn
El valor de la constante de proporcionalidad depende de la temperatura y presión del gas.
PRINCIPIO DE AVOGADRO:
El principio de Avogadro establece que volúmenes iguales de gases diferentes a las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas. Como el número de partículas es proporcional a “n” (cantidad de sustancia) conocido como mol, a tempertaura y presión fijas, el volúmen ocupado por un gas es proporcional a “n”.
Vα n P=cte T= cte.
ECUACIÓN DE LOS GASES IDEALES:
Combinando las ecuaciones PV = cte y V/T=cte, se tiene: PV/T=C(n), donde C es una constante que depende del número de moles.
Esta ecuación es conocida como ecuación del gas ideal, que también se puede escribir como:
P1V1=P2V2
T 1 T2
Cuando un gas se calienta a volumen constante, esta ecuación queda
P1=P2
T1 T2
A este comportamiento se le conoce como isométrico o isocorico.
A presión y temperatura constante, el volumen es proporcional al número de moles y la constante de proporcionalidad puede expresarse en función de una nueva constante R y el número de moles.
C(n) =nR y PV = nR ó PV = nRT T
R= constante universal de los gases.
VARIABLES DE ESTADO: presión (P), temperatura (T) y volumen (V).
SISTEMA: parte del universo que separamos para estudiarlo. Existen 3
tipos de sistemas que son:
SISTEMA ABIERTO: es aquel que tiene un lado intangible que permite
la transferencia de la materia y energía.
SISTEMA CERRADO: es aquel que no intercambia masa con sus
alrededores, aunque puede liberar o a absorber agua.
SISTEMA AISLADO: es aquel que no permite la transferencia de
energía y materia.
PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS
El valor de cualquier propiedad extensiva se obtiene sumando los valores de la misma en todas las partes del sistema. Las propiedades intensivas sean las mismas en cualquier parte del sistema como la presión y la temperatura, y cuando el sistema esta equilibrado.
La relación P-V-T permite que se asignen valores a dos de las tres variables, el valor de la tercera puede calcularse a partir de la ley del gas ideal. Cualquier conjunto de 2 variables es un conjunto de variables independientes y la tercera será la variable dependiente.
La gran utilidad de esta ecuación se deriva de el hecho de que todos los estados gaseosos, liquido y solidó, de una sustancia donde pueden ser representados sobre el mismo diagrama.
COMPORTAMIENTO P, V Y T EN EL GAS IDEAL |
Presion (atm)
Volumen ( L )
Supongamos un gas ideal que originalmente se encuentra en el estado A. Este gas se expande (disminución de presión y aumento de volumen) a temperatura cte. hasta el estado B; posteriormente es enfriado a volumen constante (disminución de presión sin que cambien el volumen) hasta el estado C, y finalmente enfriado a presión constante hasta alcanzar el estado o (disminución de volumen a presión constante
Temperatura cte. PROCESO ISOTÉRMICO
Volumen cte. PROCESO ISOMÉTRICO O ISOCÓRICO Presión cte. PROCESO ISOBARICO
MATERIAL:
B C D
► 1 Soporte con arillo y tela de lambre.
► 1 pinza para bureta.
► 1 mechero de Bunsen.
► 1 matráz Erlenmeyer de 250ml.
► 1 tapón bihoradado para el matráz
► tubo de 5mm de diámetro (doblado).
► 1 vaso de precipitados de 1000 ml.
► 1 vaso de precipitados de 2000 ml.
► 1 bureta para gases de 100 ml.
► 2 termómetros de 0 a 150 ºC.
► 1 probeta de 100 ml.
► 1 manguera látex de 30 cm.
7) desconectar
1)
Llenar de H2O
T= 20 ºC
Llenar H2O tapar extremo
Tg ºC VH2Odesp. VT= VB + matráz (mLH2O) Vgas=VT – VH2Odest.
CÁLCULOS Y RESULTADOS:
Bureta para gases Vaso de precipitados Vaso de precipitados Mechero de Bunsen Vaso de precupitados (2000L) 5) calentar Matraz Erlenmeyer introducir 2) Vaso de precipitados (1000L) 4)Conectar 3) 6) Vi= +1ºC=V2= +1ºC=V3= +1ºC=V4= +1ºC=V5= +1ºC=V6= +1ºC=V7= . . . +1ºC=V15= Manguera1) Tabular los datos experimentales de volúmen y temperatura, incluir una colunma con el volúmen total a las diferentes temperaturas.
T
gºC
V H2O (ml) VT = Vb + Vmatráz (ml) V gas = Vt – V H2O ( Y ) 23 32.5 Vt = 136ml + 256ml Vt = 392 ml 359.5 24 22 370 25 20.2 371.5 26 18.5 373.5 27 17 375 28 15 377 29 13.5 378.5 30 12 380 31 11 381 32 10 382 33 8 384 34 6 386 35 4.5 387.5 36 2 390 37 .5 391.52) Construir la gráfica de volúmen contra temperatura. La gráfica está anexada un poco más adelande.
3) Efectuar un ajuste de curva, en caso necesario y determinar la pendiente de la recta. T oC ( X ) V gas (ml) V ajustada (ml) 28 377 376.833 29 378.5 378.309 30 380 379.786 31 381 381.262 32 382 382.738 33 384 384.214 34 386 385.64 35 387.5 387.167 m = 1.476 ml/ºC b = 335.5 ml r = 0.99
4) Explicar a qué corresponde la pendiente de la recta de volúmen vs temperatura.
y = mx +b V= mT+ b m= α VO = α b b=VO 5) Determinar el valor de α α = m/b = α exp = 4.399x10-3 1/ºC α teo = = 3.663x10-3 1/ºC
6) Extrapolar la temperatura para cuando el volúmen tiende a cero. La extrapolación se encuentra en la gáfica anexada.
7) Calcular el porcentaje de error entre el valor obtenido y el valor teórico para α y para la temperatura del cero absoluto.
ERROR EXPERIMENTAL Temperatura Texp= -b/m= -335.5ml/1.476 (ml/ºC) Tteo= -227.30 ºC Error = X 100 a Error = X 100 Error = 16.73 % ERROR EXPERIMENTAL: 1.476 ml/o C 335.5 ml 1 . 273 oC 273 – 227.303 273 Tteo – Texp Tteo
Error = X 100
Error exp = X 100
Error exp = 20.093 %
ANÁLISIS:
Los resultados obtenidos en el análisis de volúmen vs temperatura no fueron muy favorables, ya que el volúmen variaba notablemente de un grado centígrado al siguiente, así que fué necesario tomar sólo ciertos datos para que dicho análisis mostrara un comportamiento más lineal. Hubo un error experimental entre el 16.73% y el 20.093%, dicho error se debio tal vez a la graduación de la bureta, ya que el cálculo del volúmen era aproximado debido a la graduación de ésta y probablemente también al uso que le dimos a los instrumentos puesto que no sabemos utilizarlos correctamente aún.
CONCLUSIONES:
Al obtener la pendiente, ordenada, coeficiente de correlación y graficar, se comprobó existía un comportamiento lineal y se hizo sólo un pequeño ajuste por medio de mínimos cuadrados para mostrar más claramente el comportamiento lineal que existe.
Los resultados obtenidos nos mostraron que entre la temperatura experimental y la teorica existe un errór experimetal de 16.73%. Por otro lado, en el caso del coeficiente de expansión de los gases existe un error experimental de 20.093 % comparando el teórico (1/273) y el experimental. Lo que demuestra que el experimento no estuvo 100% bien pero tampoco estuvo tan mal, por los motivos explicados anteriormente.
Para solucionar los errores que se presentaron en nuestra práctica sugerimos el uso de instrumentos más exactos, así como la constancia de nosotros en las mediciones de laboratorio para aprender a hacer los experimentos con un error menor.
Las actividades realizadas en la práctica tienen un uso industrial muy amplio, ya que en la mayoría (o totalidad) de las empresas se trabaja con gases y temperaturas y se tiene que analizar tanto el coeficinte de expansion del gas, que interviene en la determinación de los diferentes procesos a los que se debe someter para que el producto esté elaborado correctamente. También
3.663x10-3 – 4.399x10 -3
3.663x10-3
α teo – α exo
podría servir en caso de algún accidente para determinar la gravedad de éste y desalojar el lugar o tomarlo con calma, si no es tan grave.
CUESTIONARIO
1.- Tabular los datos experimentales de volumen y temperatura, incluir una columna con el volumen total a diferentes temperaturas
SOL.: se encuentra en la sección de cálculos y resultados.
2.- Construir una grafica de volumen contra temperatura
SOL.: se encuentra en la sección de cálculos y resultados
3.- Efectuar un ajuste de curva, en caso de ser necesario y determinar la pendiente de la recta.
SOL.: se encuentra en la sección de cálculos y resultados.
4.-Explicar a que corresponde la pendiente de la recta de volumen vs temperatura
SOL.: se encuentra en la sección de cálculos y resultados.
5.- Determinar el valor de α
SOL.: se encuentra en la sección de cálculos y resultados.
6.- Extrapolar la temperatura para cuando el volumen tiende a 0 SOL.: se encuentra en la sección de cálculos y resultados.
7.- Calcular el porcentaje de error el valor obtenido y el valor teorico para α para la temperatura del cero absoluto.
SOL.: se encuentra en la sección de cálculos y resultados.
Quimica, MORTIMER Charles E., editorial Iberoamérica, México, D.F., 1986, 781 páginas. Páginas usadas: 182-199.
Curso de química 1, RODRÍGUEZ Mercado Sara, impreso en los talleres de UPIICSA, México, D.F. 2000, páginas utilizadas: 33-41.
Química 2 “Cálculos Químicos”, BRAVO Trejo José Mariano y RODRÍGUEZ Huerta José Luis, 4ta edición, Editorial EXODO, México,
D.F., 2005, páginas utilizadas: 43-70.
Química 1, ROMERO Bonnet Florencia, segunda edición, Editorial OXFORD, México, D.F., 1995. Páginas utilizadas: 105-108.
PRACTICA 3: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE
UN GAS
OBJETIVOS:
• Producir oxigeno por medio de descomposición de bióxido de plomo • Calcular la densidad del oxigeno, a las condiciones que se desarrolla el
experimento.
• Corregir la densidad del oxigeno, de las condiciones del experimento a las estándar de temperatura y presión.
• Determinar el error relativo, comparando la densidad experimental contra la densidad teórica del oxigeno.
OBJETIVO PARTICULARES:
• Observar y comprender el comportamiento del agua y el gas, cuando se produce oxigeno por medio del calentamiento de bióxido de plomo cuando este llegue al frasco con agua.
• Comparar que tan cierta es la teoría que habla sobre la densidad de los gases con los resultados experimentales.
• Determinar la densidad del oxigeno producido de manera teórica y experimental.
RESUMEN
En la realización de la practica que a continuación se presenta, el objetivo principal es calcular la densidad de un gas que es producido por la reacción del bióxido de plomo (PbO2) al ser calentado, con la complejidad que el material se
empleo mucha precaución, ya que podemos decir que el volumen del gas generado es igual al del agua desplazada ya que para calcular su densidad tenemos como base teórica de manera indirecta la ecuación de los ideales y de marea directa la ecuación de densidad (m/v).
Su uso o aplicación industrial con el medidor de densidad ya que se dedica al monitoreo de la densidad a altos índices de presión en la densidad en la refinación de gasolinas y derivados del petróleo.
GLOSARIO
Atmósfera, atm.: Unidad de presión que se define como 101.325 Pa; 1 atm=
760n torr.
Densidad ( ): Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en
un determinado volumen.
Densidad absoluta o densidad real: Expresa la masa por unidad de volumen.
Cuando no se hace ninguna aclaración al respecto, el término densidad suele entenderse en el sentido de densidad absoluta:
Densidad relativa: La densidad relativa o aparente expresa la relación entre
la densidad de una sustancia y la densidad del agua, resultando una
magnitud adimensional. La densidad del agua tiene un valor de 1 kg/l
—a las condiciones de 1 atm y 4 °C— equivalente a 1000 kg/m . Aunque 3
la unidad en el SI es kg/m3, también es costumbre expresar la densidad
de los líquidos en g/cm3.
Gas: Es el estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen
propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, los gases no pesan ya que no tienen masa.
Error experimental: Es una desviación del valor medido respecto al valor real
de dicha magnitud. En general los errores experimentales son ineludibles y dependen básicamente del procedimiento elegido y la tecnología disponible para realizar la medición.
Factor de compresibilidad: PV/RT, donde P es la presión del gas; V el volumen; R la constante de el gas ideal, y T la temperatura absoluta. Para 1 mol de un gas ideal, el factor de compresibilidad es siempre igual a 1.
Ley del gas ideal: El producto de la presión (P), y el volumen V, de una
muestra de un gas ideal es proporcional al número de moles del gas n, por la temperatura absoluta.
Masa: Es la cantidad de materia contenida en un cuerpo, esta última definición
es incompleta. Se mide en kilogramos.
Rendimiento: La cantidad de producto que se suele obtener de una reacción
química, es menor que la cantidad teórica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo, las reacciones secundarias que puedan tener lugar, etc...
El rendimiento de una reacción se calcula mediante la siguiente fórmula:
Teoría cinética de los gases: Un modelo a nivel molecular que puede
utilizarse para explicar las leyes de los gases y de la cual la ecuación del gas ideal puede obtenerse.
Volumen: Representa la cantidad de espacio que ocupa su materia y que no
puede ser ocupado por otro cuerpo, ya que los cuerpos son impenetrables. El volumen también es una propiedad general de la materia y, por tanto, no permite distinguir un tipo de materia, una sustancia, de otra, ya que todas tienen un volumen.
DESARROLLO
MA _________ MTE ________________ MTE+PbO2 __________ MPbO2 ______________ Colocar 0.5gr de PbO2 en el tubo de ensayo. Pesar Enfriar Pesar Conectar al tapón del frascoCalentar Observar el desprendimiento del gas
El otro extremo poner dentro del vaso de precipitado 250 m3
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Propiedades de la materia
Cada sustancia tiene un conjunto único de propiedades; características que permiten reconocerla y distribuirla de otras sustancias y estas se pueden agrupar en dos categorías: físicas y químicas. Podemos medir las propiedades físicas sin cambiar la identidad ni la composición Las propiedades incluyen olor, color densidad, punto de fusión, de ebullición y de dureza. Las propiedades químicas describen la forma en el que una sustancia puede reaccionar para formar otras sustancias
Los gases consisten en moléculas muy separadas entre si en el espacio en un estado caótico y en completo movimiento aleatorio.
Las partículas de los gases chocan entre si y con las paredes del recipiente que los contiene, y no pierden energía debido a la fricción. Se dice que las partículas de los gases no se atraen ni se repelen, al igual que no tienen fuerzas de atracción.
La propiedad de la densidad no depende de la cantidad de muestra que se esta examinando. Estas propiedades llamadas propiedades intensivas, son especialmente útiles en química porque muchas de ellas sirven para identificar las sustancias. Las propiedades extensivas de las sustancias dependen de la cantidad de la muestra e incluyen mediciones de la masa y el volumen. Las propiedades extensivas tienen que ver con la cantidad de sustancia presente.
DENSIDAD
La densidad se utiliza ampliamente para caracterizar las sustancias; se defina como la cantidad de masa en una unidad de volumen de la sustancia
Densidad = masa Volumen
Las densidades de los sólidos y líquidos se expresan en (g/cm.) o (g/ml). Dado que casi todas las sustancias cambian de volumen al calentarse o enfriarse, la densidad depende de la temperatura. Por lo regular se supone que la temperatura es 25*C, la temperatura ambiente normal, eso si no se indica la temperatura
El valor de esta propiedad extensiva se obtiene sumando los valores de la misma en todas partes del sistema.
La relación P-V-T permite que se asignen valores a dos de las tres variables, el valor de la tercera puede calcularse a partir de la ley del gas ideal. Cualquier conjunto de dos variables es un conjunto de variables independientes y la tercera será de la variable dependiente.
ESTEQUIOMETRÍA
Es una herramienta indispensable en química. Problemas tan diversos como medir la concentración de ozono en la atmósfera, determinar el rendimiento potencial de oro de una mina y evaluar diferentes procesos para convertir carbón en combustibles gaseosos implica en estequiometria.
La estequiometria se basa en el rendimiento de las masas atómicas y en un principio fundamental, la ley de la conservación de la masa:
La masa total de todas las sustancias presentes después de una reacción química es la misma que la masa total antes de una reacción.
REACCIONES QUÍMICAS
Una reacción química es un proceso en el cual dos o más sustancias, al interaccionar, forman otras, como consecuencia de la ruptura de algunos enlaces y la formación de otros nuevos. Una reacción puede representarse mediante un modelo matemático, utilizando literales para representar las sustancias participantes en una ecuación química.
A+B= AB
O bien mediante una ecuación química representando las sustancias participantes por medio de símbolos y formulas químicas.
S+O2= SO2
Como los términos del primer miembro son diferentes químicamente a los del segundo miembro, en una ecuación química se sustituye el signo =, utiliza en una reacción por una flecha, que indica el sentido en que se da una reacción.
Las diferentes reacciones o procesos químicos dan lugar, muchas veces a la obtención de sustancias compuestas, atendiendo a ello, los compuestos químicos pueden formarse por distintos procedimientos generales.
Clasificación
De acuerdo con la formación o ruptura de las reacciones químicas se clasifican en 4 tipos:
a) reacciones de síntesis A+B---- AB b) análisis de descomposición AB---A+B
c) simple sustitución o desplazamiento A+BC--- AC+B d) doble sustitución AB+CB---- AD+CB
En química, existen varios tipos de reacciones, estas son:
1. REACCIÓN BIMOLECULAR: En la que intervienen dos moléculas
2. REACCIÓN DE ADICIÓN: En la que un reactivo se le añade los dos átomos de carbono de un enlace carbono-carbono múltiple.
3. REACCIÓN DE COMBINACIÓN: En la que dos o mas sustancias se combinan para formar un solo producto
4. REACCIÓN DE COMBUSTIÓN: En la que se desprende calor y a menudo se produce una flama.
5. REACCIÓN DE CONDENSACIÓN: En la que se separa una molécula pequeña de entre 2 moléculas que reaccionan.
6. REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN: En la que un solo compuesto reacciona para dar dos o mas productos
7. REACCIÓN DE DESPLAZAMIENTO: En la que un elemento reacciona con un compuesto y desplaza de el a otro elemento.
8. REACCIÓN DE ELECTROLISIS: En la que se produce una reacción redox no espontánea mediante el paso de una caliente bajo un potencial eléctrico.
9. REACCIÓN DE METÁTESIS: reacción entre compuestos que parece implicar el intercambio de iones entre los dos reactivos.
10. REACCIÓN DE REDOX: En la cambian los estados de oxidación de ciertos átomos.
11. REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN: En la que un acido y una base reaccionan en cantidades equivalentes
12. REACCIÓN DE PRECIPITACIÓN: Entre sustancias en disolución; en la que un producto es insoluble.
13. REACCIÓN DE PRIMER ORDEN: Cuya velocidad a la condensación de un cierto reactivo elevada a la primera potencia.
14. REACCIÓN DE SEGUNDO ORDEN: reacción en el que el exponente de concentración de la ecuación es 2
15. REACCIÓN EN CADENA: Serie de reacciones en la que una reacción indica la siguiente
16. REACCIÓN EN TERMOLECULAR: reacción elemental en la que intervienen tres moléculas
17. REACCIÓN TERMONUCLEAR: Es otro nombre que se da a las reacciones de fusión
18. REACCIÓN UNIMOLECULAR: reacción elemental en la que interviene una molécula
19. REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN: reacción en la que un átomo sustituye a otro átomo
PRODUCTO
Son las sustancias finales de una reacción química
REACTIVO LIMITANTE
El reactivo limitante, que de acuerdo con la reacción química, se suministra en la cantidad más pequeña estequiometricamente, y de ahí es que limita la cantidad de producto y puede obtenerse la reacción química.
REACTIVO EN EXCESO
Es la cantidad de materia perteneciente a un elemento a compuesto que cuando se mezcla no se aprovecha totalmente y ya no se puede combinar por falta del reactivo limitante.
PUREZA E IMPUREZAS
Pureza = Masa real *100 Masa total
La masa real es la única masa que reacciona
Impureza: sustancias que acompañan el reactivo para conservarlo
RENDIMIENTOS TEÓRICOS
La cantidad de producto que, según los cálculos, se forma cuando reacciona todo el reactivo limitante se le llama rendimiento técnico. La cantidad de producto que realmente se obtiene de una reacción se le llama reacción real, este es mayor que el teórico.
El porcentaje del rendimiento de una reacción relaciona el rendimiento real con el técnico:
% de rendimiento = rendimiento real/rendimiento técnico
LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA
No hay cambio detectable en la masa durante una reacción química, puesto que las reacciones consisten en la separación y unión de átomos y debido a que los átomos no se crean ni se destruyen, en los procesos, la masa total de todos los materiales que participan en una reacción química deben ser iguales a la masa total de todos los productos de la reacción.
LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES
Un compuesto puro consiste de los mismos elementos combinados en las mismas proporciones en masa
LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES
La energía total del universo es constante
Establece que la energía total de un sistema aislado es constante, es decir, la suma de todas las energías cinéticas y potenciales hermánese constante, aun cuando una de las dos puede aumentar o disminuir a expensas de la otra.
LEY DE LAS PROPORCIONES EQUIVALENTES O RECÍPROCAS
Si dos elementos se combinan con cierta masa fija de un tercero en cantidades a y
b, respectivamente, en caso de que aquellos elementos se combinen entre sí, lo
hacen con una relación de masas a/b, o con un múltiplo de la misma. Es decir, siempre que dos elementos reaccionan entre sí, lo hacen equivalente a equivalente o según múltiplos o submúltiplos de estos
LEYES DE TERMODINÁMICA
La energía se puede convertir de una forma acta. La primera ley de termodinámica, puede resumirse en: la energía se conserva. Cualquier energía perdida por el sistema deberá ser ganada por el entorno, y viceversa. Para aplicar esta ley cautivamente, es necesario definir la energía de un sistema en forma mas precisa.
La termodinámica es el estudio de la energía y sus transformaciones de energía, principalmente el calor, durante las reacciones químicas.
Un objeto puede poseer energía en dos formas: la energía cinética que es la energía debido al movimiento del cuerpo y la energía potencial que es la energía que un objeto posee en virtud a su posición relativa a otros objetos.
La primera ley de la termodinámica, que también se denomina ley de la conservación de la energía, dice que el cambio en la energía interna de un sistema, ∆E, es la suma del calor, q, transferido hacia o desde el sistema y el trabajo w, efectuando por o sobre el sistema ∆E= q+w. Tanto que como w tiene un signo que indica la dirección de transferencia de energía. Si se transfiere calor del entorno al sistema, q menor que 0.
Es un proceso endotérmico, el sistema absorbe calor del entorno, es un proceso exotérmico, se libera calor del sistema al entorno.
MATERIAL
1 tubo de ensayo
1 tapón de hule No 3 monohoradado 1 frasco de boca ancha de .5 litros 1 tapón de hule No 12 bihoradado 1 vaso de 250 cm3 = 250 ml
2 tubos de vidrio para conexión 1 mechero
1 termómetro de – 20oC a 120oC
1 espátula 1 balanza
REACTIVOS
NOMB
RE FORMULA PROPIEDADES TOXICIDAD
Agua H2O
⇒ Punto de ebullición de 373 K (100 °C) a presión de 1 atm.
⇒ Punto de fusión de 273 K (0 °C) a presión de 1 atm.
⇒ Densidad máxima del agua líquida es 1 g/cm3, a una
temperatura de 3,8 ºC;
⇒ Tensión superficial muy elevada.
⇒ El calor específico del agua es de 1 cal/ºC·g.
⇒ Es un disolvente universal
⇒ Presenta polaridad eléctrica
⇒ El agua pura no conduce la electricidad
⇒ Es un líquido inodoro e insípido.
⇒ Se presenta en tres formas, que son: sólido, líquido o gas.
⇒ Tiene una densidad máxima de
1 g/cm3 a 277 K y presión 1 atm. ⇒ 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)
⇒ 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
No es toxica
Aire N2O2 • Expansión: Aumento de
volumen de una masa de aire al verse reducida la presión ejercida por una fuerza o debido a la incorporación de calor.
• Contracción: Reducción de volumen del aire al verse presionado por una fuerza, pero este llega a un límite y el aire tiende a expandirse después de ese límite.
• Fluidez: Es el flujo de aire de un lugar de mayor a menor concentración sin gasto de energía
• Presión atmosférica: Fuerza que ejerce el aire a todos los cuerpos.
• Volumen: Es el espacio que ocupa el aire. • Densidad: Es de 1.18*10-³ g/cm³ • Propiedades de la mezcla Psicrometría Componentes fundamentales: nitrógeno (78,1%) y el oxígeno (20,9%). Componentes secundarios: gases nobles y dióxido de carbono(1%).
Dióxid o de
plomo PbO2
Punto de fusión (se
descompone): 290°C
Densidad: 9.38 g/cm3
Solubilidad en agua: ninguna Masa molecular: 239.2
Dolor abdominal Náuseas
Vómitos
Puede afecta: Sangre Sistema nervioso central Sistema nervioso Periférico Riñón Produce: Anemia, Encefalopatía (convulsiones) Enfermedades periféricas nerviosas calambres abdominales Disfunciones del riñón Produce graves alteraciones en la reproducción humana Cáncer
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.
