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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS LEYES DE LOS GASES LEY DE DALTON Y ECUACION DE LOS GASES IDEALES. Johan José Cárdenas, Maria Alejandra Villamizar, Paola Hernández, Jenny Maritza Gallo, Jheraldine Bautista, Katerín Garzón Vargas.

RESUMEN: En la práctica de laboratorio se pudo observar cómo se puede obtener oxígeno a partir de la descomposición del clorato de potasio teniendo en cuenta la cantidad obtenida según la ecuación de los gases ideales y la ley de Dalton, esta reacción fue determinada con base en el comportamiento de las sustancias en estado gaseoso y se obtuvo un reconocimiento de los gases obtenidos. ABSTRACT: In the laboratory practice it was observed how oxygen can be obtained from the decomposition of potassium chlorate taking into account the amount obtained according to the equation of ideal gases and Dalton's law, this reaction was determined based on the behavior of the substances in gaseous state and a recognition of the gases obtained was obtained.

PALABRAS CLAVES: Descomposición, Gases ideales, Cantidad de gas, Comprensibles, Viscosidad, Insolubles. KEY WORDS:

Decomposition, Ideal Gases, Gas Quantity, Understandable, Viscosity,

Insoluble. OBJETIVOS: Obtener oxigeno a partir de la descomposición del clorato de potasio y calcular la cantidad obtenida de acuerdo con la ecuación de estado de los gases ideales y la ley de Dalton.  Obtener algunos gases en el laboratorio a partir de las reacciones químicas.

1

 Efectuar pruebas para el reconocimiento de los gases obtenidos  Conocer la solubilidad de los diferentes tipos de gases y los factores que afectan

la misma.

INTRODUCCIÓN

Para una cantidad fija de gas a una

se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual bajo a ciertas condiciones de temperatura y presión sus moléculas interaccionan solo débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares,

temperatura determinada, el producto de la presión por la temperatura es constante. P V = constante LEY DE CHARLES, GAY-LUSSAC

adoptando la forma y el volumen del

Para una cantidad fija de gas a presión

recipiente que los contiene y tendiendo a

constante,

separarse, esto es , expandirse por su alta

directamente proporcional a la temperatura

concentración de energía cinética.

absoluta.

Los

gases

son

fluidos

altamente

comprensibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la temperatura. LEYES DE LOS GASES Es una ley de los gases que combina la ley de Boly-Mariotte, la ley de Charles, la de

el

volumen

que

ocupa

es

V = constante * T LEY DE AVOGADRO Para una temperatura y presión determinada, volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de partículas (n). V = constante * n

Gay-Lussac. Estas leyes matemáticamente

Para cada una de estas leyes, la naturaleza

se refieren a cada una de las variables

del gas es intrascendente. Cada una de estas

termodinámicas con relación a otra mientras

leyes es un caso particular de otra ley más

todo lo demás se mantiene constante.

general. La ley de los gases ideales.

LEY DE BOYLE-MARIOTTE

PV= n RT Donde

2

MATERIALES:

P = presión del gas en atmosferas V = volumen del gas en litros n = el número de moles de gas producido T = temperatura en kelvin R = es la llamada constante de los gases



Tubo de ensayo



Vaso de precipitado de 400ml



Mangueras de 3.0-5.0mm



Tapones de caucho,Soporte universal

REACTIVOS:

PROPIEDADES DE LOS GASES



H202 al 30%,HCl 4.0M,H2SO4



MnO2,CaCO3,NH4Cl,NaOH,Ca(OH )2

Los gases tienen propiedades que permiten diferenciarlos de los sólidos y de los líquidos. Todos son transparentes y la mayoría son incoloros con excepción del flúor (F2) y el cloro ( Cl2) que son amarillo verdoso, el bromo (Br2) y el dióxido de nitrógeno (NO2) que son pardo rojizos y el yodo (I2)



Pinzas para condensador.

PROCEDIMIENTO REACCIONES

DE

RECONOCIMIENTO

OBTENCIÓN DE

Y

ALGUNOS

GASES GAS

RECONOCIMIENTOS

O2

Aviva la llama de un tizón encendido.

(oxigeno) H2

Explota a la llama.

que es violeta ( a temperatura ambiente, el bromo es líquido y el yodo es sólido). Los

gases

se

difunden

para

llenar

completamente cualquier recipiente en el que se les almacene, tienen baja viscosidad y baja densidad. Son fácilmente comprensibles y se mezclan

(hidrogeno ) CO2

Enturbia el agua de cal.

(dióxido de

entre sí en todas las proporciones.

carbono) NH3

Vira a azul el papel tornasol rojo.

Los gases ejercen presión (fuerza por unidad

(amonio) HCl

Vira a rojo el papel tornasol azul.

de área) contra las paredes del recipiente que los contiene.

(cloruro de hidrogeno)

Se dilatan rápidamente al calentarse. 3

1. Para obtener Oxígeno en un tubo de

llena de agua, la cual se voltea rápidamente

ensayo se agregan 2.0 ml

de

dentro del vaso de precipitado, quedando de

Peróxido de Hidrógeno (H2O2) al

esta manera invertida. Se introduce el

3%, y como catalizador una pizca de

extremo de una manguera dentro de la

Óxido hipomanganoso (MnO2).

probeta y al otro extremo de la manguera se

2. Para obtener Hidrógeno, se agregan en un tubo de ensayo 2.0 ml de Cloruro de Hidrógeno (HCL) y una cinta de Magnesio metálico (Mg). 3. Para obtener Bióxido de Carbono

ubica el tubo de ensayo con desprendimiento lateral, al cual se le pone un tapón para evitar fugas de gas. Se mide el volumen inicial de la probeta. _ A continuación, se calienta el tubo de

(CO2) en un tubo de ensayo, se

ensayo con desprendimiento lateral.

agregan 1.0 ml de HCl y una pizca

1.2.OBTENCIÓN

de Carbonato de Calcio (CaCO3).

SOLUBLES EN AGUA.

4. En un tubo de ensayo se agregan 1.0 ml de Cloruro de Amonio (NH4Cl) e

DE

GASES

-En un tubo de ensayo colocamos los reactivos para la obtención del gas.

Hidróxido de Sodio (NaOH). 5. Para producir Cloruro de Hidrógeno (HCL) en un tubo de ensayo, se

-Teniendo en cuenta que el gas no se puede recoger sobre agua, colocamos los reactivos en el extremo del tubo.

agregan 1 g Cloruro de Sodio en estado sólido (NaCl) y 1.0 ml de

-Anotamos lo observado, tomando como

Ácido Sulfúrico (H2SO4).

referencia la anterior tabla.

1.1.OBTENCIÓN

DE

GASES

INSOLUBLES EN AGUA _Se le agrega al tubo de ensayo con desprendimiento lateral 1.0 g de Óxido de Manganeso (MnO2) y 0.2 g de Clorato de

RESULTADOS. Obtención de gases insolubles en agua. Las ecuaciones químicas balanceadas que obtuvimos de cada gas fueron las siguientes.

Potasio (KClO3). Luego en un vaso de precipitado de 1000 ml se agregan ¾ de agua. _Se procede a montar una probeta 4

N= P= Patm - Pvapor H20 P= 583 - 17,5 = 565,5mmHg

PV/RT V= –i T= 20°=c0.74 atm 565,5 mmHg .1 fatm/760mmHg °K= °C+ 273,15 20°C +273,15 = 293,15 °K

5

. 1mol KCl3 x 3 mol O2 x 32 gr O2 145,45 g KCl3 2 mol KCl3 1 mol O2 = 0. 330gr de O2 % error = 0,330 x 0.0037 x 100 = 0,37 % 0,330 RECONOCIMIENTO DE GASES. Reacción 2H2O2+2MnO22Mn+2H2O+3O2

Calculo de número de mole, porcentaje error mediante cálculos estequiometricos. Ley de Dalton ¿CUANTO GAS SE OBTUVO?. Ecuación de los gases. Pv = nrt HALLAMOS NUMERO DE MOLES.

Reconocimiento Aviva la llama de un tizón encendido: generando una reacción exotérmica instantánea y muy visible al liberarse gran cantidad de oxígeno y vapor de agua. Mg+2HCl MgCl2+H2 Hidrogeno ( H2) Reconocimiento Explota la llama: Se genera una reacción de burbujeo y se calienta el tubo. CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O Bióxido de carbono (CO2) Reconocimiento Enturbia el agua de cal: Observamos un burbujeo NH4Cl+NaOHNH3+H2O+NaCl

V= vf – vi V = 140ml – 17ml = 123ml 123ml * 1L = 0,123L 1000ml

n = P.V / R.T

n=

Gas Oxigeno (O2)

Amoniaco (NH3)

Reconocimiento Observamos un burbujeo: se desprende un gas que es el amoniaco. Na2SO4+2HCl Cloruro de hidrogeno ( HCl) Reconocimiento se observó un burbujeo y un humo blanco debido a que absorbió el agua del aire

0,74 atm x 0.123L

0,082 atm.L / mol.°K x 293,15 °K = 0.0037 mol

¿PROPIEDAD DEL OXIGENO Y EL HIDROGENO CON RESPECTO A LOS PROCESOS DE COMBUSTION?

2KCl3 1 gr

MnO2

2KCl +3O2 ?

El oxígeno y

el

hidrogeno tienen

como propiedades que se manifiesta en el 6

exterior bajo la forma de calor siendo

Son clásicas las prácticas de laboratorio a

combustibles.

este respecto, una de ellas es colocar en un

El calor de la combustión le permite al hidrógeno actuar como combustible. Sin embargo,

el

hidrógeno

es

un vector

energético, Esta es una limitación de la ley física de la conservación de la energía.

tubo permanganato de potasio y calcinarlo al fuego del mechero, la descomposición de la sustancia produce oxígeno, lo compruebas introduciendo una pajilla en braza al rojo y esta

se

encenderá

de

inmediato.

Para producir hidrógeno en un tubo colocas

En el caso del oxígeno, si hay exceso de

limadura o granalla de zinc y le agregas

aire, aparece como gas en los gases de

ácido clorhídrico diluido lentamente, se

combustión y es una medida de la eficiencia

produce una efervescencia y burbujeo, el gas

de la combustión.

producido es el hidrogeno, lo compruebas acercando una flama a la boca del tubo el

COMBUSTIBLE.

gas producido se incendia

Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor

¿A

QUE

SE

DEBE

EL

ENTURBUMIENTO DEL AGUA DE CAL POR ACCION DEL CO2?

COMBURENTE.

El CO2 al mezclarse con el agua reacciona

Un comburente es una sustancia que logra la

con la cal (CaO) y se forma una nueva

combustión, o en su defecto, contribuye a su

sustancia, el carbonato de calcio (CaCO3)

aceleración.

que es insoluble en agua y las pequeñas

El comburente oxida al combustible en cuestión, para finalmente ser reducido por completo

por

el

último.

partículas de carbonato son las que enturbian el

agua.

La reacción que se produce es la siguiente: CaO

+

CO2

==>

CaCO3

El carbonato cálcico es la sustancia que ¿MANERAS DE OBTENER OXIGENO E

HIDROGENO

LABORATORIO?

EN

EL

aparece, entre otras cosas, en la roca. SOLUBILIDAD DE LOS GASES: Los gases, al igual que los minerales, también son solubles en agua. De 7

acuerdo a la ley de Henry la cantidad de gas disuelto en el agua a cierta temperatura, es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre la masa de agua. Es decir, a mayor presión alrededor de líquidos los gases tienen mayor tendencia a disolverse en el agua. A diferencia de los sólidos, si la temperatura aumenta la solubilidad de los gases disminuye. Sin embargo, al igual que los minerales, cada gas tiene su propio límite de solubilidad en el agua.

11,5% en la presión) y notablemente con el aumento de temperatura. Solubilidad Del Hidrogeno: Presenta muy baja solubilidad en líquidos, pero una

alta

solubilidad

en

metales,

especialmente en paladio. El Hidrógeno es un gas incoloro, inodoro, insípido y no es tóxico. ... El Hidrógeno es particularmente

propenso

a

fugas

Algunos gases al reaccionar con el agua tienden a formar nuevos compuestos, tal como el dióxido de carbono CO 2, que produce ácido carbónico H 2CO3, que se ioniza para producir ion hidrógeno H +y ion bicarbonato HCO3-, al combinarse con el agua.

debido a su baja viscosidad y a su bajo

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

inodoro, incoloro, ligeramente ácido y no

Otro ejemplo es el amoniaco que al mezclarse con el agua forma Amonio.

peso

molecular

(peso

molecular

=

2.016). Solubilidad del Dioxido de Carbono: El dióxido de carbono es un gas

inflamable. Es soluble en agua cuando la presión se mantiene constante, y está formado por una molécula lineal de un

NH3 + H2O NH4OH NH4 + OH-

átomo de carbono ligado a dos átomos de oxígeno, de la forma O = C = O.

Solubilidad Del Oxigeno: en agua dulce varía entre 14.6 mg/L a 0 oC hasta aproximadamente 7 mg/L a 35 oC bajo una

presión

de

760

mmHg.

La

solubilidad de oxígeno en el agua disminuye ligeramente con el aumento de la salinidad, de forma intermedia con la disminución de la presión atmosférica (mayor a nivel del mar, 1000 m de altitud suponen una disminución de un

A pesar de que a temperatura y condiciones ordinarias se encuentra en forma gaseosa, puede solidificarse si se somete a temperaturas inferiores de -79º C, y licuarse cuando se disuelve en agua. Solubilidad del Amoniaco: Es un gas incoloro

con

repulsivo.La

un

característico

mayoría

de

las

olor sales

amonio son solubles y actúan como

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ácidos en soluciones de amoníaco

un ion que ya existe en el equilibrio

líquido.

químico.

Solubilidad del Cloruro de Hidrogeno: El

gas es muy soluble en agua: a 20° C

Este efecto se explica mejor por el

(68° F) el agua disolverá 477 veces su

principio de Le Châtelier. Imagínese si el

propio volumen de cloruro de hidrógeno.

sulfato de calcio compuesto iónico

Debido a su gran solubilidad, el gas

ligeramente soluble, CaSO4, se añade al

emana en el aire húmedo.

agua. La ecuación neta iónica para el

¿CUALES SON LOS FACTORES QUE

equilibrio

AFECTAN LA SOLUBILIDAD?

siguiente:

químico

resultante

es

la

CaSO4(s)⇌Ca2+(aq)+SO42−(aq) 1- Polaridad En la mayoría de los casos, los solutos se disuelven en disolventes que tienen una polaridad similar. Los químicos usan un aforismo popular para describir esta

característica

disolventes:

de

«semejante

solutos

y

disuelve

semejante». Los solutos no polares no se disuelven en disolventes polares y viceversa (Educating online, S.F.).

2- Efecto del ion común

El sulfato de calcio es ligeramente soluble. En equilibrio, la mayor parte del calcio y sulfato existe en forma sólida de sulfato de calcio. Supongamos que el compuesto iónico soluble sulfato de cobre (CuSO4) se añadió a la solución. El sulfato de cobre es soluble; Por lo tanto, su único efecto importante en la ecuación iónica neta es la adición de más iones de sulfato (SO42-). CuSO4(s)⇌Cu2+(aq)+SO42− (aq)

El efecto ion común, es un término que describe la disminución en la solubilidad de un compuesto iónico cuando se añade a la mezcla una sal que contiene

Los iones sulfato disociados del sulfato de cobre ya están presentes (comunes a) en la mezcla a partir de la ligera disociación del sulfato de calcio.

9

Por lo tanto, esta adición de iones

La

temperatura

también

puede

sulfato pone énfasis en el equilibrio

aumentar la cantidad de soluto que se

previamente establecido.

puede disolver en un disolvente. En términos generales, a medida

que

El principio de Le Chatelier dicta que el

aumenta la temperatura, se disuelven

esfuerzo adicional en este lado del

más partículas de soluto.

producto

del

equilibrio

da

como

resultado el cambio de equilibrio hacia

4- Presión

el lado de los reactantes para aliviar esta nueva tensión.

El segundo factor, la presión, afecta a la solubilidad de un gas en un líquido pero

Debido al cambio hacia el lado del

nunca de un sólido que se disuelve en

reaccionante, la solubilidad del sulfato

un líquido.

cálcico ligeramente soluble se reduce aún más (Erica Tran, 2016).

Cuando se aplica presión a un gas que está por encima de la superficie de un

3- Temperatura

disolvente,

el

gas

se

moverá

al

disolvente y ocupará algunos de los La temperatura tiene un efecto directo

espacios

sobre la solubilidad. Para la mayoría de

disolvente.

entre

las

partículas

del

los sólidos iónicos, el aumento de la temperatura aumenta la rapidez con la

Un

buen

ejemplo

es

la

soda

que se puede hacer la solución.

carbonatada. La presión se aplica para forzar las moléculas de CO2 en la soda.

A medida que la temperatura aumenta,

Lo opuesto también es cierto. Cuando

las partículas del sólido se mueven más

disminuye la presión del gas, también

rápido, lo que aumenta las posibilidades

disminuye la solubilidad de ese gas.

de que interactúen con más partículas del disolvente. Esto da como resultado

Cuando se abre una lata de bebida

el aumento de la velocidad a la que se

gaseosa, la presión en la soda se baja,

produce una solución.

por lo que el gas inmediatamente comienza a salir de la solución.

10

El dióxido de carbono almacenado en la

5- Naturaleza del soluto

soda se libera, y se puede ver la efervescencia

en

la

superficie

del

La naturaleza del soluto y del solvente y

líquido. Si deja una lata ...