ECUACIÓN DE LOS GASES IDEALES: DETERMINACIÓN DE LA MASA DE MAGNESIO A PARTIR DEL GAS GENERADO EN UNA REACCIÓN ÓXIDO REDUCCIÓN.

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

Departamento de Química

Laboratorio de Química General I (QM-1181)

Informe III:

ECUACIÓN DE LOS GASES IDEALES: DETERMINACIÓN DE LA MASA DE MAGNESIO A PARTIR DEL GAS GENERADO EN UNA REACCIÓN ÓXIDO REDUCCIÓN.

Estudiante: Francheska Torino (Carnet: 15-11423) / Profesor: Luis Coelho

Caracas, 14 de febrero de 2018

Resumen

        Con el objetivo de determinar la masa de magnesio en una reacción óxido reducción en la que resultó gas hidrógeno como uno de los productos, se llevó a cabo un sistema de desplazamiento de agua. A partir de este se determinó el volumen y la presión del gas generado. Con estas condiciones y con la temperatura, se determinó el número de moles del gas y con una relación estequiométrica, los moles de magnesio. Con estos moles se calculó la masa de magnesio, dando como resultado (0,0259 ± 2 )g  y un error porcentual de -0,38%. Seguidamente, se calculó el valor de la constante de los gases (R) con la masa real de magnesio, obteniéndose un resultado de (0,082 ± 3 ) y un error porcentual de -0,55%. Se concluye que estos resultados son debido a que en el procedimiento no se presentaron fugas apreciables. [pic 2][pic 3][pic 4]

Introducción

Se denomina gas a una sustancia que es totalmente gaseosa a una temperatura y presión determinada. En este estado de agregación de la materia no se posee volumen intrínseco, esto quiere decir que ocupan todo el espacio del recipiente que los contiene. Las fuerzas de atracción entre sus partículas son muy débiles, por lo que pueden moverse con gran libertad y de forma desordenada estando distantes entre sí. [1]

Para definir un patrón de gas que sirva para establecer reglas de comportamiento de crea el concepto de gas ideal, que es gas hipotético constituido por un conjunto de átomos y moléculas que se mueven libremente sin interacciones. A presiones elevadas las moléculas interaccionan y las fuerzas intermoleculares hacen que el gas se desvié de la idealidad. El gas ideal obedece a ciertas leyes, entre ellas, la Ecuación de los Gases Ideales (Ecuación 1). El gas real necesita de bajas presiones y altas temperaturas para comportarse de forma cualitativa como un gas ideal o al menos presentar pequeñas desviaciones de él. [1] 

                                             (Ecuación 1)[pic 5]

 En donde n es el número de moles del gas, V el volumen, T la temperatura, P la presión y R la constante de los gases ideales.  Esta ecuación es una herramienta que puede utilizarse al hacer cálculos estequiométricos con los gases. [2] Por ejemplo, si se desea conocer la cantidad de gramos de magnesio que reaccionan con un exceso de ácido clorhídrico, en la que se involucra la participación de gas como producto (Ecuación 2), basta con conocer la presión, temperatura y el volumen del gas generado en la reacción.

                       (Ecuación 2)[pic 6]

A partir de dichas condiciones y con la Ecuación 1, se determina el número de moles del gas. Luego, con factores estequiométricos, se establecen las relaciones entre la cantidad de gas y las cantidades de otros productos o reactivos, en este caso del magnesio. [2] Para conseguir experimentalmente la temperatura del gas se utiliza un termómetro, sin embargo, para determinar el volumen y la presión existen maneras no tan directas como esa. Una de estas es la técnica de desplazamiento de agua. El procedimiento consiste en conectar un recipiente de reacción a un equipo volumétrico lleno de agua, que se comunica a su vez con un recipiente abierto a la atmósfera. El gas que se produce en la reacción desplazará el nivel del agua en el equipo volumétrico, desde un volumen inicial a uno final, los volúmenes se miden al igualar el nivel de agua del recipiente abierto con el equipo volumétrico. La presión del gas sobre la columna de agua en el equipo volumétrico será igual a la presión atmosférica por el principio de vasos comunicantes. [3]

 El principio mencionado establece que el nivel de liquido entre varios vasos comunicados entre sí será el mismo en cada vaso sin importar la forma. La presión en cada punto del plano horizontal de los vasos es la misma porque soportan la misma columna de fluido por encima de dicho plano. [4] Por lo tanto, como en el recipiente abierto la presión en la superficie del líquido es la atmosférica, al igualar el nivel de este con el del equipo volumétrico, también la presión de la superficie en este será la atmosférica, la cual se mide con un barómetro.

Como la fase gaseosa consiste del gas producido y de vapor de agua, se puede afirmar que la presión total del sistema (presión atmosférica) es igual a la suma de la presión del gas hidrógeno más el vapor del agua por la ley de Dalton de las presiones parciales. [3] Ya que esta ley establece que la suma de las presiones parciales de cada gas es igual a la presión total de la mezcla de gases. [5]Así, conociendo la presión de vapor de agua, la cual depende de la temperatura y se encuentra tabulada, y la presión atmosférica, se puede determinar la presión que ejerce el gas. El volumen de agua desplazado corresponde al volumen del gas producido, y la temperatura del gas será la misma que la del ambiente, por equilibrio térmico. [3].

El objetivo de la presente practica de laboratorio es hacer reaccionar una muestra de magnesio con ácido clorhídrico, para obtener cloruro de magnesio y gas hidrógeno. El volumen y la presión del producto gaseoso se determinará por desplazamiento de agua, y con sus condiciones: P, T, V (suponiendo comportamiento ideal) se calculará la masa de magnesio de la muestra mediante la determinación de los moles de hidrógeno producidos. Se evaluará la exactitud de esta determinación, al comparar el valor obtenido con el valor esperado para la masa de magnesio.

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