Practica 1 - Quimica Aplicada - ESIME - Zacatenco

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

LABORATORIO: QUIMICA APLICADA

PROFESOR: ABEL BETANZOS CRUZ

No. DE PRÁCTICA Y NOMBRE:

PRACTICA No. 1, LEYES DE LOS GASES

GRUPO: 2CM2 EQUIPO: 1

ALUMNOS:

1.- HERNANDEZ FARÍAS FLORAIDA

2.- MARTINEZ CRUZ VICTOR DANIEL

3.- OLGUIN RAMIREZ JOSE ANTONIO

4.- SÁNCHEZ REYES SANDRA 

2.- OBJETIVO

El alumno demostrará con los datos obtenidos en el laboratorio, las leyes de Boyle, Charles-Gay Lussac y la ley Combinada del estado gaseosos.

3.- CONSIDERACIONES TEORICAS

Ley de Boyle: presión y volumen de los gases

La relación entre el volumen y la presión de un gas fue establecida por primera vez en 1662 por el químico y físico irlandés Robert Boyle. Por medio de un aparato con un tubo en forma de J. Boyle encontró que el volumen de una muestra de gas encerrado disminuye conforme la presión externa aumenta cuando la temperatura se mantiene constante, es decir, sin cambio.

Cada vez que se agrega más mercurio al extremo abierto del tubo en J, la presión que se ejerce sobre la pequeña muestra de gas aumentada y el volumen de la muestra disminuye. En un momento dado, cuando se ha agregado el mercurio suficiente para duplicar la presión, se encuentra que el volumen del gas se ha comprimido a la mitad de su valor original. Más aún, cuando se triplica la presión externa, el volumen de una muestra de gas se reduce a un tercio, y cuando se cuadruplica la presión, el volumen del gas disminuye a la cuarta parte de su valor original.

Entre el volumen y la presión existe una relación inversa: un componente disminuye cuando el otro aumenta. Robert Boyle demostró que la relación inversa entre la presión y el volumen se aplica a todos los gases. La ley que expresa esta relación lleva su nombre en su honor.

Teoría de la ley de Boyle

Para visualizar lo que ocurre en el nivel molecular durante un cambio de presión y volumen en una muestra fija de gas, piensa en los gases como los describe la teoría cinética molecular. Una muestra de gas en un recipiente ejerce cierta presión porque las partículas rebotan contra las paredes a un cierto ritmo y con una fuerza determinada. Si se reduce el volumen del recipiente, las partículas recorrerán distancias más cortas antes de golpear las paredes. Además, el área de las paredes disminuye conforme el volumen aumenta, por lo que cada unidad de área es golpeada. Por más partículas por unidad de tiempo. En términos más sencillos, cuando el número de golpes pro segundo aumenta la presión también aumenta.

Ley de Charles: Volumen y Temperatura de los gases

En 1787, el físico francés A.C. Charles estudio la relación entre la temperatura y el volumen de los gases. En esa época en particular el uso de globos de aire caliente era objeto de mucha atención en Francia, y Charles fue uno de los pioneros del ascenso en globos.

Se le reconoce como el primero en emplear hidrogeno gaseoso para inflar un globo destinado a transportar personas. Charles, sin embargo, hizo más respecto a sus aficiones que otros entusiastas de los globos: procedió a llevar a cabo investigaciones científicas relacionadas con el efecto de la temperatura en el volumen de un gas.

Cuando un gas se enfría a presión constante, su volumen disminuye. Cuando el gas se calienta, su volumen aumenta. La temperatura y el volumen son directamente proporcionales; es decir, aumenta o disminuyen al par. Sin embargo, esta relación exige un poco más de reflexión.

Teoría de la ley de Charles

La teoría cinética molecular ofrece un modelo de los que ocurre en el nivel molecular durante un cambio de temperatura y volumen en una muestra especifica de gas a presión constante. Cuando se calienta un gas, se le suministra energía (E.C. = ½ mv2), y las partículas de gas se mueven con rapidez cada vez mayor, la masa (m) no cambia, pero la velocidad (v) aumenta. Estas partículas más veloces golpean las paredes del recipiente con mayor frecuencia. Para que la presión permanezca constante, es necesario que el volumen del recipiente aumente, y volumen mayor significa que las partículas disponen de más espacio para moverse, por lo que les tomará más tiempo viajar de una pared a otra. Además, al ser mayor el área de las paredes, los golpes por unidad de área serán menos frecuentes.

Para que la presión permanezca constante, el volumen del recipiente debe expandirse solo lo suficiente para compensar la energía adicional de las partículas de gas más calientes. Cuando mayor sea la temperatura, mayor será la rapidez de las partículas de gas y el volumen que ocupen.

Ley de Gay-Lussac: presión y temperatura de los gases

Aproximadamente en misma época en que Charles realizaba experimentos con la temperatura y el volumen de los gases, el químico francés Joseph Gay-Lussac: (1778 - 1823) investigaba la relación entre la presión y la temperatura de los gases. La ley que enuncia esta relación se conoce como la ley de Gay-Lussac.

Teoría de la ley de Gay-Lussac

Una vez más, la teórica cinética molecular nos ofrece un modelo de lo que ocurre en nivel molecular durante el calentamiento de una cantidad específica de gas con volumen constante. A medida que la temperatura aumenta a volumen constante, la energía cinética media de las partículas aumenta y las moléculas se mueven con más rapidez. Estas partículas en rápido movimiento bombardean las paredes del recipiente con más frecuencia y mayor fuerza. Por consiguiente, la presión, que es la fuerza por unidad de área, aumenta con la temperatura cuando el volumen permanece constante.

Ley combinada de los gases

Con respecto a cada ley de los gases que se ha descrito anteriormente, se mantuvo constante la presión, el volumen o la temperatura, junto con la cantidad de gas, pero en muchas situaciones reales es no resulta practico. En el caso de una muestra específica de un gas, es posible relacionar las variaciones de los valores iniciales y finales de presión, volumen y temperatura mediante una sola ecuación. La ecuación que sigue combina todas las variables representadas en la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac; se le conoce como la ley combinada de los gases. 

4.- DESARROLLO EXPERIMENTAL:

(Material y Reactivos)

MATERIALES:

1 Vaso de Precipitados de 250 mL.

1 Agitador.

2 Pesas de Plomo.

1 Mechero.

1 Anillo.

1 Pinza Universal.

1 Tela con asbesto.

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