Peso molecular de Etanol PDF

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Obtener el peso molecular del etanol partiendo del método de Dumas...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA INFORME DE LABORATORIO

“DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR DEL ETANOL A PARTIR DEL MÉTODO DE DUMAS”

RESUMEN En este experimento se determinó el peso molecular del Etanol a partir del método de Dumas. Los resultados presentaron un rango de error de aproximadamente de 2-6 g. Pudimos concluir que se puede obtener el peso molecular de un líquido volátil a través del método de Dumas, sin embargo, resulta ser un procedimiento que tiende al error muy fácil. INTRODUCCIÓN El término volatilización es un término que se refiere a la capacidad de una sustancia de cambiar de un estado ya sea sólido o líquido a un estado gaseoso, teniendo en cuenta una temperatura y una presión específica. La capacidad de cambio de estado en algunas sustancias es de gran importancia ya que permite determinar el peso molecular a través del compuesto empleando el método de Dumas el cual afirma que el peso molecular de algunos compuestos es directamente proporcional a la densidad del vapor del compuesto. Por medio de este experimento se determinará el peso molecular del Etanol tomando en cuenta su punto de ebullición (352.15 K) en la Ciudad de México donde nos encontramos a una presión de 0.77 atm. Por lo tanto, si se calienta de forma indirecta el etanol hasta su punto de ebullición liberará un vapor cuya densidad es directamente proporcional al peso molecular por lo que así con la ecuación de los gases se calculará el peso molecular. Los objetivos en esta práctica serían los siguientes: GENERAL: Determinar la masa molar del alcohol. ESPECÍFICOS: 1.

Determinar el volumen del material para contener (Matraz Erlenmeyer).

2.

Comprobar el método de Dumas.

3.

Determinar el punto de volatilización del etanol. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Es posible determinar el peso molecular del etanol a partir del método de Dumas? MATERIAL MATERIAL PARA CONTENER: − Matraz Erlenmeyer 25 mL − Vaso de precipitados 250 mL INSTRUMENTOS: − Balanza Analítica − Termómetro de inmersión parcial EQUIPO DE LABORATORIO: − Parrilla de calentamiento MATERIAL GENERAL: − Pinzas de 3 dedos c/nuez − Pinzas de doble presión para bureta − Soporte universal MATERIAL: − Etanol 3 mL − Jeringa de 5 mL − Aluminio − Liga de hule − Agua destilada − Portaobjetos

PROCEDIMIENTO 1. Lavar matraz Erlenmeyer y dejar secar sobre una sanita. 2. Armar el sistema. 3. Cortar cuadros de Aluminio de aproximadamente 5 cm x 5 cm. 4. Colocar un cuadro de aluminio en la boca del matraz y sostenerlo con una liga de hule. 5. Pesar el matraz con guantes en la balanza analítica junto con el aluminio y la liga de hule, anexar un segundo cuadro de aluminio y anotar masa inicial. 6. Retirar el segundo cuadro de aluminio. 7. Con la jeringa perforar el aluminio e inyectar 1 mL de Etanol. 8. Montar el matraz en el sistema con la pinza de 3 dedos c/nuez sumergiéndolo en el vaso de precipitados sin que toque el aluminio. 9. Registrar Temperatura (K) cuando termine de evaporarse. 10.Retirar matraz, cubrir el orificio con el segundo cuadro de aluminio y dejar enfriar. 11. Pesar nuevamente con guantes en la balanza analítica y anotar masa final. 12. Hacer cálculos con ayuda de las fórmulas: 𝐾 = 𝐶° + 273.15 𝑚 = 𝑚1 − 𝑚2 Donde: m1 = masa final. m2 = masa inicial. 𝑃𝑀 =

𝑚𝑅𝑇 𝑃𝑉

Donde: m = Diferencia de masas. R = Constante universal de los gases ideales (0.082

atm L

mol K

T = Temperatura final (K). P = Presión en la Ciudad de México (0.77 atm). V = Volumen del matraz. RESULTADOS

).

Consideraciones para la obtención del peso molecular del Etanol Repetición

Masa

Masa final

Diferencia

Presión

Volumen

Temperatura

Peso

inicial

(g)

de masa

(atm)

matraz

en que se

Molecular

(L)

evapora el

(g/mol)

(g)

inicial y final

Etanol

(g)

(K)

1

20.9875

21.0482

0.0607

.77

.03115

367.15

76.1899

2

20.9178

20.9601

0.0423

.77

.03115

349.15

50.4914

3

20.6803

20.7193

0.039

.77

.03115

368.15

49.0856

Partiendo que el Etanol posee una masa molar teórica de 46.07 g/mol de acuerdo con lo obtenido en la primera repetición el resultado fue de 76.19 g/mol con un porcentaje de error del 65.38 %. El resultado obtenido por el método de Dumas en la segunda repetición corresponde a 50.49 g/mol su porcentaje de error fue 9.59%. Por último, en la tercera repetición el resultado obtenido fue de 49.08 g/mol y tomando en cuenta la masa molar teórica del C2H5OH, su porcentaje de error corresponde al 6.53%. DISCUSIÓN Jean Dumas demostró que el peso molecular de algunos compuestos orgánicos era directamente proporcional a la densidad de vapor del compuesto. Estos compuestos deben tener bajos puntos de ebullición y deben cumplir la ley de los gases ideales: PV=nRT. Para este experimento se utilizó como compuesto al etanol C 2H5OH; que tiene una densidad de vapor de 1.59 g/ml y una temperatura de ebullición de 78.3 °C. Este compuesto tiene un peso molecular de 46.07 g/mol.

Para la repetición 1, se obtuvo un peso molecular de 72.1811 g/mol. Este resultado no corresponde al del etanol, ya que durante el procedimiento no se dejó evaporar en su totalidad al compuesto dentro del matraz. Además, se cometió el incidente de tocar el matraz con la mano y se le pego la grasa de la piel, por lo cual aumentó su masa final. Para la repetición 2, se obtuvo un peso molecular de 50.4914 g/mol. Este resultado fue mucho más acertado y el método de Dumas fue realizado de forma correcta en su totalidad. Sin embargo, este método puede presentar un margen de error muy amplio. Ya que cuando se está verificando la vaporización del compuesto es subjetivo y difícil de percibir: el vapor se puede confundir con el del agua destilada del vaso de precipitados, si se intenta percibir con la vista, puede que desde distintos ángulos se vea liquido restante y desde otros no. A pesar de haber utilizado el portaobjetos para captar el vapor del etanol, cuando este estaba a punto de terminar el proceso era muy difícil de captar, porque la presión de vapor que salía por el agujero era muy débil o baja. Y se podía confundir con el final del proceso. Es por esto por lo que no se llegó al resultado exacto. Para la repetición 3, se obtuvo un peso molecular de 49.0856 g/mol. Este resultado fue el más acertado de los tres, al mismo tiempo, se puede observar que es el que mayor temperatura alcanzó. Durante el procedimiento también se hizo el orificio un poco más grande que los dos anteriores. Permitiendo mayor escape. CONCLUSIÓN Podemos concluir que este experimento presenta muchas oportunidades de error y es muy difícil ser exactos con los resultados. Se comprobó la utilidad e importancia del método de Dumas para determinar el peso molecular del vapor condensado usando como ejemplo el Etanol. Sin embargo, el uso de instrumentos y equipos de laboratorios no apropiados para la medición de la masa de los gases genera variaciones de precisión y exactitud, consiguiendo poca veracidad en el resultado. Por otro lado, mientras más se realiza y más experiencia se tiene sobre el método de Dumas más preciso se puede ser.

ANEXO

Imagen 1. Montaje del baño maría con el líquido problema, siendo medida la temperatura con termómetro de alcohol.

Imagen 2.

En la repetición 1 estos son los cálculos efectuados para la determinación del peso molecular: 𝑎𝑡𝑚 𝐿 (0.0607 𝑔)(0.082 𝑚𝑜𝑙 𝐾)(367.15 𝐾) 𝑃𝑀 = (0.77 𝑎𝑡𝑚)(0.3115 𝐿) 𝑔 𝑃𝑀 = 76.1899 𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑔 (76 .19 ) − (46.07 𝑚𝑜𝑙 ) 𝑚𝑜𝑙 %𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = ∗ 100% 𝑔 46 .07 𝑚𝑜𝑙 %𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 65.38%

A continuación, se muestran los cálculos desarrollados con los resultados obtenidos en la repetición 2: 𝑎𝑡𝑚 𝐿 (0.4233 𝑔)(0.082 𝑚𝑜𝑙 𝐾)(349.15 𝐾) 𝑃𝑀 = (0.77 𝑎𝑡𝑚)(0.3115 𝐿) 𝑃𝑀 = 50.4914

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔 ) 𝑔 𝑚𝑜𝑙 . 07 (50 .49 𝑚𝑜𝑙 ) − (46 𝑔 ∗ 100% 46 .07 %𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑚𝑜𝑙 %𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 9.59% Se presentan los datos obtenidos por la fórmula descrita para determinar el peso molecular en una tercera repetición: 𝑃𝑀 =

𝑎𝑡𝑚 𝐿 )(368.15 𝐾) 𝑚𝑜𝑙 𝐾 (0.77 𝑎𝑡𝑚)(0.3115 𝐿)

(0.039 𝑔)(0.082

𝑃𝑀 = 49.0856

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(49 .08

𝑔

𝑚𝑜𝑙

𝑔 𝑔 ) − (46.07 ) 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 ∗ 100% 𝑔 46 .07 𝑚𝑜𝑙

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 6.53% REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. Sánchez Montero, J. M., & Alcántara León, A. R. (2007). IX. Compuestos orgánicos volátiles en el medio ambiente. Departamento de Química Orgánica Y Farmacéutica de La Universidad Complutense. P. 27. https://doi.org/es/monoranf.v0i0.605 2. Luis Jiménez, Pablo Velásquez, Obtención del peso molecular de un vapor condensado por el método de Dumas, Laboratorio de química de la universidad de Antoquía, Seccional Urabá, Apartado, Antioquia [Internet] 2017 [Citado 20/Mar/2020] 1-6 https://www.academia.edu/34676489/DETERMINACI%C3%93N_DEL_PESO_MOLE CULAR_DE_UN_VAPOR_CONDENSADO_POR_EL_M%C3%89TODO_DE_DUM AS_DETERMINATION_OF_THE_MOLECULAR_WEIGHT_OF_A_STEAM_COND ENSED_BY_THE_DUMAS_METHOD...