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Cálculo de la pureza de una cinta de magnesio.

Pablo Watson 1ºBI NS Esta práctica se realizó entre el 22 y 28 de noviembre

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ÍNDICE 1. Introducción……………………………………………2 -

Resumen Palabras clave Fundamento teórico Problemas de investigación Hipótesis Objetivo Variables

2. Metodología……………………………………………4 -

Método Materiales Reactivos Medidas de seguridad

3. Cálculos………………………………………………..7 -

Tabla de datos brutos Cálculos Errores Tabla de datos elaborada

4. Conclusión……………………………………………... -

Conclusión Evaluación Límites y mejoras Nuevas líneas de investigación

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1º Introducción - Resumen En esta práctica, vamos a tratar de determinar la pureza de una cinta de magnesio, utilizando ácido clorhídrico para ello( para ver cuánto hidrógeno se forma), por lo que tendremos que hacer cálculos previos y posteriores a la investigación. También será necesario realizar el cálculo de errores, para poder ver en qué medida pueden variar nuestros valores. Después de haber realizado el experimento, nos sale una pureza bastante próxima a la de un 100%, aunque hemos tenido que desechar algunos valores, ya que se habían pasado del volumen que debería de haber salido. In this experiment, we’re going to try to determine the purity of a roll of magnesium, using hydrochloric acid, to see how much hydrogen is produced, so we will need to make some calculations before and after the experiment. It will also be necessary to calculate the error, so that we can see between what values can our solution be. After the experiment, we can determine that the purity is close to 100%, although we have had to eliminate some of the data, due to the fact that we had obtained too much hydrogen.

- Palabras clave Cinta de magnesio, ácido clorhídrico, pipeta, hidrógeno, ecuación de los gases ideales.

- Fundamento teórico -

Ácido: compuesto, que al reaccionar con agua, tiene un pH menor que 7 M g + 2HCl→M gCl2 + H 2

-

M = nV Molaridad: donde la n son los moles del soluto y la V el volumen de la disolución. masa del soluto×100 % = masa de la disolución

-

masa D = volumen , donde D es la densidad del compuesto, lo cual relaciona la masa y el volumen del compuesto

-

n=

-

valor establecido por el SI, tomando como referencia el C 12 P V = nRT . Ecuación de los gases ideales: se suele usar cuando los gases están a

-

gramos del compuesto siendo masa molecular del compuesto

n el número de moles del compuesto, que es un

una temperatura y presión baja x −−−−−−− 100% y −−−−−−− z% x = nxn . Media aritmética: en este caso, una vez recojamos todos los valores de la pureza del magnesio, haremos la media, para que los datos sean más fiables.

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- Problema de investigación El problema que se trata en este informe es,¿Cómo, mediante la creación de H 2 , usando H Cl , se puede calcular la pureza de la cinta de magnesio ? Para poder responder a esta pregunta,utilizaremos los datos que hemos obtenido en el laboratorio

- Hipótesis La hipótesis de este experimento, es que una vez obtengamos los datos de el experimento, podremos ver si la cinta de magnesio, que es lo que aparece en la etiqueta, o por si el contrario, la etiqueta nos miente y la cinta de magnesio no es 100% pura.

Objetivo El objetivo de esta práctica es que recogiendo unos datos recogidos en el laboratorio, usando unos instrumentos de medida, poder determinar, con cierta precisión la cantidad de H 2 generado para poder determinar la pureza de la cinta de magnesio

Variables

Variable independiente

Cantidad de M g

usado, y

Condicionan a el hidrógeno que se crea

El H 2 que se crea al usar el

Vienen determinados por la cantidad de M g

molaridad del H Cl Variable dependiente

H Cl Variables controladas

La temperatura y humedad del ambiente

Variables no controladas

La presión

la

Variables que podemos controlar, y que en cierta medida afectan al experimento Variables que o no afectan al experimento, o no podemos controlar

Tabla 1: Variables del experimento

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2º Metodología Método El método que usaremos para poder determinar si la cinta de magnesio es pura es el siguiente. Usaremos tres medidas, para que así si un dato se nos sale de la media, podamos desecharlo.En nuestro caso, medimos 2 veces 4 cm de la cinta de magnesio y otra vez medimos 3 cm. El proceso usado es: medimos 4 cm de la cinta de magnesio, utilizando una regla. Seguidamente, usamos la balanza de precisión, y pesamos la cinta de magnesio cortada. Seguidamente, creamos H Cl ,en un matraz aforado, que en este caso es 3M. Extraemos los 10 mL mL de H Cl usando un aspirador y una pipeta, y los introducimos en un tubo de gases que puede medir hasta 50mL. Seguidamente echamos agua destilada, procedente de un frasco lavador en el tubo de gases, hasta llenarlo. Después, en un tapón de corcho, incrustamos el magnesio, intentado que no se quede demasiado en el corcho. Metemos el tubo de gases con el tapón en un cristalizador con agua, y le damos la vuelta, asegurándonos de que no entra aire al tubo de gases. El H Cl comenzará a reaccionar con el M g , y se producirá H 2 , el cual se podrá medir usando la medición del tubo de gases. Después de haber hecho eso, ponemos el tubo de gases en una probeta, quitamos el tapón, y la presión debería de igualarse, por lo que podremos determinar con una exactitud bastante aproximada la cantidad de H 2 generado

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- Materiales

Matraz aforado

Vidrio. En él se pueden crear disoluciones

Aspirador

Plástico. Sirve para extraer líquidos.

Cristalizador

Vidrio. En el se pone el agua

Regla

Plástico. Sirve para medir longitudes

Frasco lavador

Plástico. En el agua destilada

Balanza de precisión

Metal. Mide con precisión la masa

Probeta

Vidrio.

Tubo de gases

Vidrio. En él se pueden medir el volumen de los gases

Pipeta

Vidrio. Se usa para extraer líquidos, y mantenerlos en él

± 0, 5 mm

contiene mucha

± 0, 0001g

± 0, 025 mL

Tabla 2: Materiales usados

- Reactivos

Mg

Elemento de la tabla periódica(metálico)

H Cl

Suele estar disuelto, y se trata de un ácido muy fuerte

Tabla 3: Reactivos

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- Medidas de seguridad

Imagen 1: Peligros del H Cl Como podemos apreciar, el H Cl se trata de un compuesto extremadamente peligroso, con un gran peligro para la salud y una reactividad elevada, por lo que las medidas de seguridad en esta práctica son muy importantes. Cuando estemos traslado el H Cl de un lado a otro, usaremos guantes, por si se nos cae un poco encima de las manos. También será imprescindible cerrar inmediatamente el frsaco del H Cl después de haberlo extraído, ya que este libera unos gases perjudiciales para la salud.

Imagen 2: Peligros del M g Como se puede observar en la imagen, el magnesio es relativamente más seguro que el H Cl , pero aún así será necesario tener precauciones, ya que se trata de un

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elemento inflamable, y ligeramente reactivo, por lo que será necesario el uso de guantes a la hora de tratarlo

3ºCálculos - Tabla de datos brutos Centímetros ± 0, 05mm)

medidos(

Masa ( ± 0, 0001g)

medida M g

Volumen producido H 2 ( ± 0, 025 mL)

4cm

0,0442 g

41 mL

4cm

0,0442 g

41,6 mL

3cm

0,0 327 g

32,2 mL

1 cm

0,0116 g

11,0 mL

1 cm

0,0127 g

12,0 mL

2 cm

0,0218 g

23,8 mL

Tabla 4: Datos brutos

- Cálculos Inicialmente vamos a describir cómo hemos obtenido el H Cl 3M -

M=

-

n=

-

%=

-

D=

n V

→3=

n 0,25

→ n = 0, 75 mol HCl

gramos del compuesto masa molecular del compuesto

→ 0, 75 ×

36,45gramos 1 mol

= 2 7, 3 4 gramos HCl

100×27,34 masa del soluto×100 → x = 73, 89 7 masa de la disolución → 3 = x 0,07389 masa → V = 62, 1 mL , 9 volumen → 1 1 = V

del compuesto

De esos 62,1 mL de HCl , nosotros usamos 10 mL, para que la reacción fuera lo más rápido posible Vamos a describir un ejemplo de los cálculos realizados para obtener la pureza de la cinta de magnesio. Vamos a efectuar que midió 11 mL.

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Después de recoger el H 2 obtenido,pasamos a convertir el volumen a moles mediante la ecuación de los gases. P V = nRT P V = nRT → n =

PV RT

→

0,998×0,011 0,082×289

= 0, 00046 moles de H 2

Estos moles de H 2 los convertimos en moles de M g . 0, 00046 moles de Mg ×

1 mol de H 2 1 mol de M g

= 0, 00046 moles de M g .

Una vez tenemos los moles de magnesio, pasamos los moles de magnesio a gramos de magnesio, para poder ver que cantidad de magnesio ha reaccionado. gramos del compuesto n = masa molecular del compuesto 0, 00046 moles de Mg =

gramos del compuesto →gramos 24,31

= 0, 00046 × 24, 31 = 0, 01126 gramos de M g .

Estos son los gramos de magnesio que han reaccionado con el H Cl . Ahora usamos una regla de 3, y podremos ver cuál es el % del magnesio. El x de la ecuación es la masa obtenida mediante el peso, y la y es la masa calculada con el hidrógeno producido. -

x −−−−−−− 100% → 0, 0116 −−−−−−− 100%→z =

0,1126×100 0,0116

= 97, 082% de pureza

y −−−−−−− z% 0, 1126 −−−−−−− z% Si hacemos la media de todos los datos, nos debería de dar un valor aproximado de la 97,082+96,734+94,965+96,355 = 96, 284% pureza de la cinta de magnesio. x = nxn → 4

- Errores

- Tabla de resultado elaborada Masa obtenida Volumen medido Volumen máximo ( ± 0, 0001 gramos) ( ± 0, 025 mL ) 0,0116 g

11 mL

11,33 mL

0,0127 g

12 mL

12,41 mL

0,0218 g

23,8 mL

21,25 mL

0,0327 g

32,6 mL

31,94 mL

0,0442 g

41 mL

43,08 mL

0,0442 g

41,6 mL

43,08 mL

Tabla 5: Datos elaborados

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Gráfica

4º Conclusión - Conclusión Tras haber hecho todos los cálculos de todos los datos recogidos, hemos podido observar de que no nos ha dado el resultado de la hipótesis inicial, ya que el magnesio no era 100% puro, sino que contenía algunas impurezas.

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-

Evaluación

Tras haber hecho todos los cálculos, hemos tenido que descartar algunos valores, ya que estos eran incorrectos, al haber sobrepasado el volumen que se debería crear. El experimento por lo tanto no es del todo fiable, ya que como hemos podido observar, es posible que aparezcan errores en los datos.

- Límites y mejoras Límites

Mejoras

Debido al hecho de que el corcho tenía agujeros, es posible que parte del hidrógeno se escapase. También es posible que al pasar el tubo de gases a la probeta, nos entre aire, por lo que en verdad tendríamos más aire del que en realidad tenemos

La próxima vez, podríamos usar un tapón menos poroso, para que así se escape menor cantidad de gas

Tabla 6: Límites y mejoras del experimento

- Nuevas líneas de investigación Viendo que es posible que las empresas nos mientan respecto a la pureza de un producto, he pensado que quizás podríamos determinar mediante un experimento si el agua destilada que hay en el laboratorio está 100% destilada, o contiene sales minerales

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