DETERMINACIÓN DEL PESO ATÓMICO DEL MAGNESIO POR EL MÉTODO DE VÍCTOR MEYER MODIFICADO PDF

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Practica de laboratorio...

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Laboratorio Fisicoquímica

Universidad Nacional de

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA

:  DETERMINACIÓN DEL PESO ATÓMICO DEL MAGNESIO POR EL MÉTODO DE VÍCTOR MEYER MODIFICADO

CURSO

:  FISICOQUÍMICA I

AULA :  GRUPO A INTEGRANTES

:

DOCENTE

:

TRUJILLO

–

PERÚ

Universidad Nacional de

I.

Laboratorio Fisicoquímica

TITULO Determinación del peso atómico del magnesio por el método de Víctor Meyer modificado.

II.

COMPETENCIA DE LA PRÁCTICA

a) El alumno es capaz la medir, la presión(P), volumen(V), temperatura(T) y masa(m) de un gas. b) Interpretar la interrelación entre ellas mediante la ecuación de los gases y su relación entre el gas estudiado y el magnesio metálico que conlleve a la determinación de su masa atómica, aplicando la estequiometria de las reacciones. III.

CAPACIDADES

a) Reconocer los materiales, sustancias y equipos usados en la práctica. b) Determinar la presión, volumen, temperatura y masa del hidrogeno generado mediante la reacción entre el magnesio metálico y solución de ácido clorhídrico. c) Aplicar la ecuación de estado de los gases ideales. d) Relacionar la masa de magnesio y la masa de hidrógeno generado. e) Calcular el porcentaje de error del peso atómico del magnesio encontrado experimentalmente, comparándolo con el valor teórico de la tabla periódica. f) d. Manejar el uso de tablas de la presión de vapor del agua ( PH2O°), como función de la temperatura. IV.

INTRODUCCIÓN El método de Victor Meyer se basa en la medición del volumen ocupado por los gases generados por unas sustancias votalizables, que inicialmente se encuentra en estado sólido o líquido. Los gases pueden ser producidos por evaporación o por una reacción química de la sustancia. Con las mediciones del volumen generado, a

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ciertas condiciones de presión y temperatura, se puede calcular la masa molecular de la sustancia, usando la ecuación de estado de los gases ideales. Para esta experiencia particular se medirá el volumen de gas desprendido por una muestra de magnesio metálico (exenta de óxido) pesado analiticamente al reacccionar con HCl 1:2, según la ecuación: Mg(s) + 2HCl (ac)

MgCl2 (ac) + H2 (g)

De acuerdo a la estequiometría de esta reacción: Moles de Mg reaccionante= moles de H2, generados, es decir: W1 M1

(1)

(2)

M1 =

=

P 2. V 2 R .T

w 1. R . T P 2. V 2

Donde: M1: Masa molecular del Mg.

W1: Peso del Mg.

P2: Presión del Hidrogeno.

V2: Volumen del Hidrogeno.

R: Constante universal de los gases T: Temperatura del sistema que encierra al Hidrogeno.

V.

MATERIAL Y PROCEDIMIENTO:

A. MATERIAL 1. DE LABORATORIO: 

Tubo de nivelación



Bulbo de nivelación;



Matraz kitasato; 250 mL

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

Embudo de separación, 125 mL



Mangueras



Tapón de jebe, N° 6

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2. EQUIPOS: 

Termómetro, 0-50°C



Bureta de medición y recolección de gases



Barómetro.



Balanza analítica, Cap. 200 g; aprox. 0,1 mg

3. SUSTANCIAS: 

Magnesio metálico



solución de HCl (1/2) (V/V)



Agua destilada.

B. PROCEDIMIENTO 1. Armar el equipo siguiendo las instrucciones del profesor. 2. Pesar en la balanza análitica aproximadamente 0.040g de cinta de Mg. 3. Colocar la cinta de Mg dentro del kitasato. 4. Colocar en el embudo cuentagotas, 50cm3 de HCl 1:2 (V/V), y unir al kitasato. 5. Verificar que los cierres y uniones sean hermeticos, bajando ek bulbo de nivelación a una posición fija: el nivel del agua enla bureta de gases, debe permanecer constante.

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6. Con la ayuda del bulbo de nivelación, procurar que los niveles de agua en la buretra, y el tubo de nivelació, sean iguales, para así mantener la presión dentro del kitasato igual a la presión barometrica externa. Anotar el volumen de agua en la bureta (V1). 7. Añadir con exactitud 20cm3 de HCl en el embudo. Tener cuidado que no exista entrada de aire por el embudo al frasco de reacción. Esperar que concluya la reacción. 8. Bajar lentamente el bulbo de nivelación conforme el H 2 generado desplaza el agua en la bureta de gases para evitar sobre presioes en el matraaz y ayudar el curso de la reacción. 9. Leer la temperatura T del agua en el bulbo de nivelación. 10. Leer la presión barometrica Pa. 11. Con el bulbo de nivelación, ajustar los niveles de agua nuevaente con el propósito de lograr obtener igualdad de presión interna con la presión barometrica. 12. Anotar el volumen de agua en la bureta de recolección y medición de gases. ESQUEMA:

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VI.

CÁLCULOS

De tablas bibliográficas, obtener el valor de la presión del vapor de agua, P VH2O, a la temperatura T, luego se calcula la presión del hidrógeno seco de acuerdo a la Ley de Dalton: PH2 = Pa - PVH2O 

(3)

El volumen del hidrógeno generado(VH2), es: VH2 = (Vf - Vi) – 20

(4)

Con los factores de conversión adecuados deducir las unidades de P H2 y VH2 para usar la ecuación (02) y calcular el peso atómico del Magnesio. 

Hallar el volumen molar del hidrógeno a las condiciones del experimento.



Hallar el volumen molar a condiciones, normales (1atm. y 0°C).

VII.

DATOS EXPERIMENTALES

Masa atómica (g/mol)=24.305 g/mol Masa de Mg (WMg)= 0,0413 g Pa= 759,2 mmHg Temperatura del agua(ambiente)= 28,3 °C Volumen de HCl 1:2 (V/V)= 20 mL Volumen inicial en la bureta (Vo)= 14,1 mL Volumen final en la bureta(Vf)= 79,0 mL PVH2O=

28,3

mmHg

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VIII.

RESULTADOS

VH2=(79.0-14.1)cm3-20cm3 VH2=44.9cm3 PH2=(759.2 mmHg-28.3mmHg) PH2=730.9 mmHg  VOLUMEN MOLAR DEL HIDRÓGENO A LAS CONDICIONES DEL EXPERIMENTO. R= 760 mmHg× 22.414 L×

3 3 10 mL 1cm × 273.15 K × 1 mL 1L

R=32363.682 730.9 mmHg× 44.9 cm 3 =0.00174 mol 3 mmHg cm ×301.45 K ° 62363.628 molK °

n H 2=

PH 2 V H 2 = RT

n H 2=

0.04139 g 0.0017457 mol

n H 2=23.709 g /mol

 VOLUMEN MOLAR A CONDICIONES, NORMALES (1ATM. Y 0°C). R= 760 mmHg× 22.414 L×

3 103 mL 1cm × × 273.15 K 1L 1 mL

R=32363.682 n H 2=

PH 2 V H 2 = RT

730.9 mmHg× 44.9 cm 3 =0.0019265 mol mmHg cm 3 ×273.15 K ° 62363.628 molK °

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n H 2=

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0.04139 g 0.0019265 mol

n H 2=21.48

 ERROR RELATIVO PORCENTUAL DEL DATO OBTENIDO DE MASA MOLAR DE MG, CON RESPECTO AL VALOR DE TABLA PERIÓDICA %ERROR=

(Vt −Vexp) ×100 Vt

%ERROR=

(24.305−23.70) × 100 24.305

%ERROR=

2.489 %

IX.

CONCLUSIÓN -

Se determinó que la masa atómica del Mg, basándonos en la aplicación de la ecuación de estado de los gases ideales es 23.709 g/mol y su % de error es de 2.489%

-

El método propuesto ha sido validado en forma experimental, donde la capacidad para medir y resolver muy bajos contenidos de hidrogeno, ha quedado desmostrada. Aplicando las fórmulas de gases ideales, podemos utilizar la ley para resolver problemas que involucran gases en una mezcla.

X.

CUESTIONARIO 1. Explique otra forma de determinar la presión del hidrógeno generado en la experiencia. Otra forma de hallar la presión en el hidrógeno, como en el caso de los gases ideales, con casi la misma precisión es por la escuación de van der walls, considerando las constantes (a,b) para cada gas utilizado. FORMULA :

[ ( ) ]( ) P+ a

n v

2

v −b =RT n

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P= PRESIÓN R= CONSTANTE R T= TEMPERATURA n = DESPRECIABLE v = VOLUMEN ESPECÍFICO 2. A qué atribuye las diferencias existentes entre el peso atómico del magnesio determinado en la experiencia con el valor teórico. El equilibrio del bulbo es un factor de no tan exacta precisión por lo tanto es un causante por el cual no salga exacta. La temperatura ambiente que varia del lugar de donde se realice el experimento.

3. Busque en la literatura 5 procesos fisicoquímicos que conllevan a la generación de gases OBTENCION EL OXIGENO: El oxígeno puede obtenerse a partir de la descomposición térmica de óxidos (de metales poco reactivos, de los peróxidos, algunos bióxidos y algunas oxisales). Se puede obtener por electrólisis del agua. Por destilación fraccionada del aire líquido. OBTENCIÓN DEL CLORO GASEOSO Se produce por uniones de cloro mediante oxidación química o electrolítica. Esto se consigue normalmente mediante la electrolisis del agua del mar o rocas salinas. Las sales se disuelven en el agua, formando salinas. Las salinas se envían a unas celdas electrolíticas de gran potencia eléctrica. La sal y el agua se divide en hidróxido de sodio y gas hidrogeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo. Los productos del cátodo y el ánodo deben estar separados ya que el gas hidrogeno reacciona agresivamente con el gas de cloro. OBTENCIÓN DEL AMONIACO El proceso que se utiliza para obtener amoniaco es el proceso de Haber-Bosch y su nombre viene de los primeros químicos que lo llevaron a cabo: Fritz Haber y Carl Bosch. Este proceso consiste en la reacción de nitrógeno e hidrógeno en forma gaseosa. El nitrógeno proviene de la atmósfera mientras que el hidrógeno viene del gas natural. OBTENCIÓN DEL CO Se produce mediante los procesos de descomposición de materiales orgánicos y la fermentación de azúcares en la fabricación de vino, cerveza y pan. También se

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produce por la combustión de madera (leña), carbohidratos y combustibles fósiles como el carbón, la turba, el petróleo y el gas natural. OBTENCION DE LA UREA Se obtuvo originalmente mediante la síntesis de Wöhle. La úrea actualmente se obtiene a nivel industrial a través del conocido proceso Dupont, en el cual se emplean dióxido de carbono CO2 gaseoso y amoniaco líquido. Los cuales se someten a un procedimiento a alta presión y temperatura elevada. La reacción se verifica en dos pasos. En el primer paso los reactivos forman un compuesto intermedio llamado carbamato de amonio y en un segundo paso el carbamato se deshidrata para formar úrea. XI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -

Maxwell, J. C. (1890). LOS TRABAJOS CIENTÍFICOS DE JAMES CKLERK MASWELL. DOVER, REINO UNIDO: W. D . NIVEN.

-

J.M. Smith, H.C. Van Ness, M. M. Abbott. (1997). INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA EN INGENIERÍA QUÍMICA. D.F, MEXICO: Ed. McGRAWHILL.

-

Maron, S., & Prutton, C. F. (1993). FUNDAMENTOS DE FISICOQUÍMICA. México, DF : Limusa Wiley...