Guia Laboratorio Fisicoquimica Alka Selter

UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS

Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería

Ingeniería Agroindustrial

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA

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Laboratorio 1. RECOLECCIÓN DE GASES - DETERMINACIÓN DE BICARBONATO DE SODIO

A PARTIR DE LA GENERACIÓN CO2.

Elaborado por Daniel Antonio Aguilera

1. OBJETIVOS.

1.1. Determinar la cantidad de una sustancia química en una muestra por recolección de

gases sobre agua.

2. INTRODUCCIÓN.

Los gases conforman uno de los tres estados típicos de la materia y, aunque no se pueden ver su

importancia es tal que han servido para modelar el comportamiento de la materia o

inevitablemente para vivir (sin oxigeno no existiría la vida tal como la conocemos). En esta práctica

se utilizara el método de recolección de gases sobre agua mediante el desprendimiento y

recolección de un gas como el CO2 para determinar el porcentaje de NaHCO3 en una pastilla de

Alka-seltzer®, utilizando a su vez la ecuación de los gases ideales y la ley de las presiones parciales

de Dalton. Por otra parte se realizara el método por pérdida de masa para hacer la comparación

de estas dos metodologías experimentales.

2.1 LEY DE GAS IDEAL.

Un gas ideal es un invento humano como muchos modelos idealizados de la naturaleza, pero lo

sorprendente no es que sea irreal, sino que funciona. Cuando se habla de un gas ideal se piensa en

un gas que cumple las siguientes características:

 Sus partículas tienen volúmenes despreciables, es decir no se tiene en cuenta que ocupan

espacio. Sus choques son elásticos, es decir no intercambian energía entre sus partículas.

 Poseen un movimiento uniforme, con velocidades constantes para una partícula aunque

pueden ser diferentes entre estas.

 No existen fuerzas de atracción ni de repulsión entre partículas.

Cada cosa anterior es falsa, pero si el gas está a bajas presiones (1 atm se considera baja presión) y

a temperaturas moderadas (300 K) no tiene importancia cada característica anterior. Lo

interesante es que muchos gases se trabajan a esas condiciones y cumplen la ley del gas ideal:

PV = nRT

Donde P es la presión; V es el volumen del recipiente que contiene al gas; n es la cantidad de

moles de gas; R es la constante de los gases, 0,082 atm.L/mol K; T es la temperatura en la escala

Kelvin.

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2.2 PRESIÓN.

Para los antiguos fue muy difícil imaginar la existencia de los gases porque requería pensar en la

no continuidad de la materia, pues todo lo que se ve se puede palpar. La idea de gases fue

propuesta primero de forma científica por el matemático Daniel Bernoulli quien construyó una

teoría muy elaborada sobre el comportamiento de los gases, lo que conocemos hoy como teoría

cinética de los gases, TCG.

Si se considera una partícula en una caja con una masa m y una velocidad vx (ver figura 1), la

fuerza de choque de la partícula será F= P x A o también igual a F= m x a, igualando estas dos

ecuaciones se tiene que la presión es:

P= ma/A

Sustituyendo la aceleración por vx/t y considerando que la partícula posee un movimiento

uniforme con velocidadv:

vx= x /t,

se llega a:

P=ma/A

= mvx/tA

= mVx/(x/vx) A

= mvx

2/V,

Donde V es el volumen resultante del producto área (A) por distancia (x). La ecuación principal es:

Ecuación 1

Figura 1. Una partícula de gas en una caja

La presión es una variable microscópica, esto es, no se puede hablar de la presión ejercida por una

partícula, pero depende de dos variables macroscópicas, la masa de la partícula y la velocidad de

la partícula.

En términos moleculares, la presión se puede leer de la ecuación 1 como: efecto producido por el

choque de las partículas de un gas de una masa y velocidad determinadas sobre las paredes de un

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recipiente que las contiene. En otras palabras, es proporcional a su masa por su velocidad al

cuadrado (energía cinética) e inversamente proporcional al volumen del recipiente.

La unidad de presión en el sistema internacional es el pascal. Corresponde a: 1 Pa = 1N / 1m2.

Una unidad utilizada desde hace casi cuatro siglos es el Torricelli (torr). Por la contribución

realizada en 1.643 por Evangelista Torricelli con la construcción de un aparato para medir la

presión atmosférica denominado barómetro, se adoptó esta unidad en su honor. Un Torricelli es la

presión ejercida por 1mm de mercurio. La altura en mercurio que alcanza la presión atmosférica a

nivel del mar es de 76 cm o 760 mm, como se ve en el barómetro de la figura 2.

La presión barométrica (P) está representada por la ecuación: P = ρgh donde ρ es la densidad del

mercurio, g es la aceleración de la gravedad y h es la altura de la columna de mercurio, expresada

en metros (m). Sustituyendo la densidad del mercurio por 13 600 kg/m3, la gravedad como 9,8

m/s2 y la altura por 0,76 m se obtiene la presión barométrica de la atmósfera:

P = 13 600 kg/m3 * 9,8 m/s2 * 0,76 m = 101300 Pa (kg/m*s2= N/m2)

En la actualidad, a la presión ejercida a nivel del mar por la atmósfera, se le da el valor de 1 atm

que, por definición, es igual a 760 torro Una atmósfera corresponde a 101 325 Pa, un poco

diferente a 101300 Pa, por ello 760 torr no se puede decir que sea igual a 760 mmHg, pero sí muy

parecidos.

2.3 TEMPERATURA.

Continuando con el desarrollo de la ecuación 1 y considerando la ley empírica de los gases ideales,

PV= nRT se puede llegar a:

P=nRT/V

y,

P=mvx

2/V

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Entonces:

nRT = mvx

2

vx

2puede ser considerada como v2 = vx

2+ vy

2+ vz

2; con las velocidades en las tres direcciones iguales

(vx= vy= vz), por lo que se tiene que:

v2= 3vx

2

así,

nRT = mv2/3

si se divide entre

...