425016632 Determinacion Del Peso Molecular de Un Vapor Condensable Por Los PDF

Preview

Summary

ayuda ...

Description

DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR DE UN VAPOR CONDENSABLE POR LOS MÉTODOS DE DUMAS Y VÍCTOR MEYER Cristian López1, Luisa Velásquez1 RESUMEN: se determinó el peso molecular de un vapor condensable mediante el método de Dumas y el de Meyer, para el primero se estableció un sistema a presión constante por duplicado utilizando el bulbo con una de sus llaves abiertas hasta evaporación completa del líquido, una vez evaporó se cerró la llave para condensación del vapor, se dejó enfriar y se pesó; en el segundo método se empleó una ampolleta, se ingresó al sistema Meyer y por diferencia de volumen se estableció el peso del vapor condensado. MARCO TEÓRICO: El peso molecular de un vapor condensable se puede determinar de una manera sencilla, si se calcula su densidad en forma de vapor y se asume comportamiento ideal, la ecuación de estado puede escribirse como: PV = nRT La masa molecular de una sustancia es la suma de las masas atómicas de cada uno de sus átomos. La masa molar de una sustancia expresada en unidades de masa atómica se llama peso molecular. El método de Víctor Meyer consiste en volatilizar un peso conocido de una muestra líquida y medir en un audiómetro el volumen de aire que es desplazado por el vapor de dicha muestra a condiciones de presión y temperatura conocidas. A diferencia del anterior, el método de Dumas es el más directo para determinar la densidad de vapor. DATOS: -

Temperatura del laboratorio: 28,9°C Presión atmosférica: 642,3 mmHg

Método de Dumas W1 (g)

W2 (g)

Tv (K)

Vb (L)

Experimento 1

96,8753

97,4744

346,35

0,232

Experimento 2

96,8753

97,4973

350,75

0,232

Método de Víctor Meyer 1 Estudiante Ingeniería de Alimentos, Universidad de Antioquia

T (K)

masa

masa

W1 (g)

W2 (g)

V1 (L)

V2 (L)

Experimento 1

301,16

1,2526

1,3883

0,0164

0,0661

Experimento 2

301,16

1,3454

1,4831

0,0162

0,0490

-

Muestra: 4 Compuesto: Etil acetato

CÁLCULOS Y RESULTADOS: 1. MÉTODO DE DUMAS 1.1. Calcular la densidad del aire (masa molar = 29 g.mol⁻¹.), asumiendo comportamiento ideal, a las condiciones del laboratorio. Calcular el peso de aire contenido en el bulbo. 1.1.1. Densidad del aire:

Ecuación 1. Densidad del aire

-

Presión atmosférica

[

P = 642,3 mmHg∗ -

1 atm 760 mmHg

]

¿ 0,845 atm

Temperatura en el laboratorio:

T(K) = °C + 273,15 = 28,9 + 273,15 = 302,05K -

Peso molecular del aire: PM= 29 g/mol

Reemplazando datos en la Ecuación 1.

0,845 atm ρ=

( 29molg )

0,082 atmL . ( 302,05 K ) molK

=

0,9894 g L

1.1.2. Peso de aire contenido en el bulbo

W a =ρ .V W a =( 0,9892 g/ L).(0,232 L)=0,229 g 1.2. Si el peso de un cuerpo es igual al peso aparente más el empuje ascensional y: W1: peso aparente del bulbo y el aire contenido W2: peso aparente del bulbo y el vapor contenido Wa : peso del aire contenido en el bulbo Wv: peso del compuesto problema (líquido y vapor) contenido en el bulbo. Demostrar que: Wv = ( W2 - W1 ) + Wa

(W 2−W 1)+W a=W v W 2=W b +W v

W 1=W b+ W a ((W b +W v )−W 1 )+ W a =W v W b +W v −W b −W a +W a=W v

W v =W v 1.3. Calcular Wv

W v =( W 2 −W 1)+W a Experimento 1:

W V =( 97,4744 g−96,8753 g )+ 0,229 g=0,8281 g Experimento 2:

W v =( 97,4973 g−96,8753 g )+ 0,229 g=0,8510 g

1.4. Calcular la densidad del vapor.

ρ=

Wv Vb

Experimento 1:

ρ=

0,8281 g =3,569 g /L 0,232 L

Experimento 2:

ρ=

0,8510 g =3,668 g/ L 0,232 L

1.5. Calcular el peso molecular-gramo del vapor para cada muestra de vapor.

Experimento 1:

3,569 g 0.082 atmL )(346,35 K ) )( molK 119,95 g L = PM = mol 0.845 atm (

Experimento 2:

3,668 g 0.082 atmL )(350,75 K ) )( molK 124,85 g L = PM = 0.845 atm mol (

1.6. Calcular el peso molecular promedio del compuesto.

PM prom =

(119,95 g/mol)+(124,85 g /mol ) =122,39 g/mol 2

1.7. Completar el siguiente cuadro, con los datos y resultados obtenidos.

W 1 (g)

W 2 (g)

T v (K

V b (L

W a (g

W v (g)

PM (g /mo

exp 1 96,8753

97,4744

346,35

0,232

0,229

0,8281 119,95

P M prom

exp 2 96,8753

97,4973

350,75

0,232

0,229

0,8510 124,85

122,39

1.8. Consultar el peso molecular del compuesto, reportado por la literatura y calcular el porcentaje de error en el cálculo del peso molecular.

El peso molecular teórico del etil acetato (CH₃-COO-CH₂-CH₃) es 88,11 g/mol

E=

Vo −Vt x 100 Vt

|122,39− 88,11| ¿ ¿ E=¿

2. MÉTODO DE VÍCTOR MEYER 2.1. Calcular la masa de muestra en cada ampolleta (w); el volumen de vapor (v), con base en el volumen de aire desplazado; la densidad del vapor ( ρ ); y el peso molecular -gramo de la muestra (M). 2.1.1. Masa de la muestra en cada ampolleta

W =W 2−W 1 Experimento 1:

W =1,3883 g −1,2526 g =0,1357 g Experimento 2:

W =1,4831 g−1,3454 g=0,1377 g 2.1.2. Volumen del vapor

V =V 2 −V 1 Experimento 1:

V =0,0661 L−0,0164 L=0,0497 L Experimento 2:

V =0,0490 L−0,0162 L=0,0328 L 2.1.3. Densidad del vapor

ρ=

m V

Experimento 1:

ρ=

0,1357 g =2,7304 g/ L 0,0497 L

Experimento 2:

ρ=

0,1377 g =4,1982 g/ L 0,0328 L

2.1.4. Peso molecular - gramo de la muestra

Experimento 1:

2,7304 g 0.082 atmL )(301,16 K) )( molK 79,796 g L = PM = mol 0.845 atm (

Experimento 2:

4,1982 g 0.082atmL )(301,16 K ) )( molK 122,692 g L = PM = 0.845 atm mol (

2.2. Con los datos y resultados obtenidos, completar el siguiente cuadro

T ( K)

P(atm)

W v (g)

V (L)

ρv (g /L)

PM (g / m

exp 1 301,16

0,845

0,1357

0,0497

2,7304

79,796

exp 2 301,16

0,845

0,0497

0,0328

4,1982

122,692 101,24

P M prom

4

2.3. Calcular el peso molecular promedio del compuesto problema. PM prom =

(79,796 g /mol)+(122,692 g/mol ) =101,244 g/mol 2

2.4. Consultar el peso molecular reportado en la literatura y calcular el porcentaje de error. El peso molecular teórico del etil acetato es 88,11g/mol E=

Vo −Vt x 100 Vt

E=

|101,244 −88,11| 88,11

x 100=14,91 %

ANÁLISIS DE RESULTADOS: Con base en la práctica realizada en el laboratorio, se puede decir que el método de Meyer fue más eficiente que el método de Dumas al observar un menor porcentaje de error por el método de Meyer para encontrar el peso molecular de un vapor condensable (en éste caso del etil acetato), sin embargo, a partir de los resultados obtenidos es posible asegurar que hubo varias fuentes de error que afectaron los mismos, por ejemplo en Dumas se hace subjetivo el momento en el cual ebulle por completo la muestra al estar el bulbo sumergido en un beaker con agua, haciendo incrementar su temperatura. En cuanto al método de Dumas, se realizó por duplicado, permitiendo hallar un valor promedio para el peso molecular de 122,39 g/mol, a partir del anterior y teniendo en cuenta el valor teórico para el compuesto de etanoato de etilo 88,11g/mol, se encontró que el porcentaje de error fue menor que el 50%, dando 38,92% como resultado. Según esto, se puede hablar de algunas equivocaciones cometidas durante la realización de la práctica, tales como errores en las mediciones utilizando la balanza analítica, que el líquido no se haya evaporado completamente, llevando consigo el mal registro de la temperatura debido a que no se retiró en el momento indicado, o posibles fugas de vapor. En el método de Meyer, se obtuvo también, un resultado promedio para el peso molecular de 101,244g/mol, y además, el error porcentual obtenido a partir del valor teórico mencionado anteriormente, fue 14,91%. A partir del anterior resultado, se habla de fallas como malas mediciones en la balanza, que en el momento de sellar la ampolla, se quemara parte de la muestra en el mechero alterando el dato de la masa, otra causa puede ser que no se mantuvo al mismo nivel el líquido de la bureta y el del bulbo al tomar las mediciones de volumen, y, además, la información de temperatura pudo tomarse erradamente al no observar bien la aguja que compone el termómetro. Sin embargo, se hace más eficaz al no depender directamente de la apreciación del analista, ya que el volumen varía hasta que se evapore totalmente el líquido. PREGUNTAS DEL MANUAL MÉTODO DE DUMAS 1. ¿Por qué debe sumergirse el bulbo completamente dentro del baño maría? El bulbo debe introducirse completamente para que haya una temperatura igual en todo el bulbo, es decir, si se dejara alguna parte afuera, habría diferente temperatura y puede actuar como un condensador, por lo que no permitiría la vaporización completa del líquido 2. ¿Para calcular la densidad del vapor, cual temperatura se debe emplear, la final del baño o la del ambiente? Cuál debe emplear para calcular la densidad del aire. Explicar.

Para calcular la densidad del vapor se debe emplear la temperatura final del baño debido a que en esa temperatura es en la cual una masa respectiva de vapor ocupa un determinado volumen a dicha presión. Para calcular la densidad del aire se debe emplear la temperatura ambiente, debido a que el aire se encuentra disperso por todos los alrededores, por lo tanto está a una temperatura ambiente.

3. Si al retirar el bulbo del baño, permanece algo de líquido sin evaporar, ¿se afecta o no los resultados? Explicar. Sí, puesto que al quedar líquido en el bulbo no se ha producido volatilización total y afectaría el porcentaje, así no se obtendría el peso real del vapor, es decir se obtendría un peso tanto del líquido como del vapor. 4. ¿Si al pesar el bulbo con el vapor, parte de este se encuentra condensado en el tubo exterior de la llave, se afectan o no los resultados? Explicar. Si se afectan los resultados, debido a que ese vapor condensado va aumentar el peso medido y por lo tanto va aumentar el peso molecular, generando un error en el resultado esperado. 5. ¿Por qué el peso de un cuerpo es la suma del peso aparente más el empuje? Al sumergir un objeto dentro de un líquido, el volumen del cuerpo sumergido es igual al volumen de fluido desplazado. Por lo tanto, la fuerza de empuje ρ • V • g, tiene una magnitud igual al peso del líquido desplazado por el objeto sumergido. Así, según el principio de Arquímedes, podemos decir que el peso real del cuerpo es el peso aparente más el empuje.

W aparente=Wreal− empuje

W real=aparente −empuje Es decir, el empuje ejerce una fuerza hacia arriba (equivalente al W del volumen del fluido desplazado), luego, el peso real es el peso aparente menos el empuje. MÉTODO DE VÍCTOR MEYER 1. Explicar si se afectan o no los resultados y de qué manera: a. Si la muestra no logra evaporarse completamente: sí, puesto que al no evaporarse el líquido, el volumen del gas que empuja o desplaza el líquido de la bureta no sería el esperado (sería menor), no sería equivalente a los gramos de muestra que se pesaron en la ampolla. b. Si el vapor del líquido es algo soluble en agua: sí, puesto que el vapor se mezclaría con el agua, haría un aumento en el volumen del líquido, (lo cual indica una lectura errónea) y una disminución en el volumen del gas.

c. Si la muestra evaporada arrastra vapor de agua: si afecta, puesto que el vapor de agua formaría parte de la fase gaseosa que ejerce presión, aumentando el volumen desplazado y un lr mayor. 2. ¿Se podrá emplear como líquido problema, uno que tenga su temperatura de ebullición mayor que la del agua a presión atmosférica? Explicar No, la temperatura con la que se pretende evaporar la masa problema es la temperatura de ebullición del agua, si la muestra ebullera a mayor temperatura, no la alcanzaría. (Temperatura por lo menos de 10°C menor que la del agua). 3. Que temperatura se debe emplear para calcular el peso molecular: la ambiente o la del vapor de agua que calienta el sistema. Explicar. Debe utilizarse la temperatura del vapor de agua (temperatura que rodea el sistema), puesto que la práctica se lleva a cabo dentro de un baño maria. BIBLIOGRAFÍA -

RINCÓN, Fabio. Manual de Laboratorio de Fisicoquímica. Medellín. 2006

-

LEVINE, Ira N. Fisicoquímica. Editorial AC Madrid. 1996. Cuarta edición

-

Anónimo. 2018. Peso molecular de un líquido cuyo vapor es condensable. Obtenido de Essays Club: https://es.essays.club/Otras/Temas-variados/DETERMINACI%C3%93N-DELPESO-MOLECULAR-DE-UN-LIQUIDO-CUYO-29274.html

T (°) Exper 1 Exper 2

M(

100.432 6 100.432 6

g ) mol

W 2 (g) 100.644 2 100.651 0

53.1230

Experimento 1

M(

g ) mol

67.9629

Experimento 2

g mol ) M¿ Promedio Porcentaje de error

60.0430

3.34

T v (K 345.6 5 343.3 5

V b (L W a (g 0.219

0.225

0.219

0.225

W v (g 0.346 6 0.443 4

M(

g ) mol

53.1230 67.9629

M prom 60.043 0

T (° K )

P(atm)

W v (g

V vapor (L

g ρv ( ) L

M(

g ) mol

Exper 1

300.15

0.845

0.0694

0,04

1.735

50.5723

Exper 2

300.15

0.845

0.1285

0.0472

2.7225

79.3550

M prom 64.9637

g mo...