LABORATORIO 4 ESTADO GASEOSO

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES
FACULTAD DE INGENIERIA
QUIMICA 100 LABORATORIO (QMC-100L)
INFORME 4
ESTADO GASEOSO
Universitario: Juan Eric Tenorio Villegas
Docente: Ing. Esperanza del Carmen Diaz García
Auxiliar: Univ. Emerson Lucana Carrillo
Fecha: 14 de octubre, 2022
INDICE
1. OBJETIVOS:	3
1.1 Objetivo General:	3
1.2 Objetivos Específicos:	3
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:	3
2.1 	Gas:	3
2.2	Ley de Boyle-Mariote:	4
2.3	Ley de Charles:	5
2.4	Ley de Gay-Lussac:	6
2.5	Condiciones normales:	7
2.6	Vapor:	7
2.7	Gas Húmedo:	8
2.8 	Humedad absoluta:	9
2.9	Humedad relativa	9
3. MATERIALES Y REACTIVOS:	9
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:	9
4.1 Medida de la Presión:	9
4.2 Ley de Boyle:	9
4,3 Ley de Charles:	10
4,4 Ley de Gay – Lussac:	10
4,5 Determinación de la constante R:	11
5. DATOS EXPERIMENTALES Y TRATAMIENTO DE DATOS	11
5.1 Medida de la Presión:	11
5.2 Ley de Boyle:	12
5,3 Ley de Charles:	13
5,4 Ley de Gay – Lussac:	14
5,5 Determinación de la constante R:	15
6. CONCLUSIONES.	16
7.	 BIBLIOGRAFÍA	16
1. OBJETIVOS:
1.1 Objetivo General:
· Comprobar experimentalmente las leyes que rigen al estado gaseoso.
1.2 Objetivos Específicos:
· Realizar mediciones de presión utilizando manómetros en U.
· Estudiar el comportamiento de un gas y comprobar en forma practica el
· cumplimiento de las leyes empíricas desarrolladas por Boyle, Charles y Gay Lussac
· Generar un gas en condiciones controladas y recogerlo sobre agua, utilizando para ello en eudiómetro.
· Realizar medidas de magnitudes comunes en forma correcta y confiable.
· Calcular experimentalmente el valor de la constante R y comparar el valor hallado con el valor bibliográfico.
· Realizar el tratamiento de datos con énfasis en promedios aritméticos y errores absoluto y relativo
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:
2.1 	Gas:
Sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.
La teoría atómica de la materia define los estados, o fases, de acuerdo al orden que implican. Las moléculas tienen una cierta libertad de movimientos en el espacio. Estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden macroscópico. Las moléculas de un sólido están colocadas en una red, y su libertad está restringida a pequeñas vibraciones en torno a los puntos de esa red. En cambio, un gas no tiene un orden espacial macroscópico. Sus moléculas se mueven aleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente que lo contiene.
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T). La ley de Boyle-Mariote afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión. La ley de Charles y Gay-Lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta. La combinación de estas dos leyes proporciona la ley de los gases ideales pV = nRT (n es el número de moles), también llamada ecuación de estado del gas ideal. La constante de la derecha, R, es una constante universal cuyo descubrimiento fue una piedra angular de la ciencia moderna.
2.2	Ley de Boyle-Mariote:
En física, ley que afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a su presión.
 
La ley de Boyle también se puede enunciar de la siguiente manera:
“En un sistema aislado para cualquier masa de gas en un proceso isotérmico (temperatura constante), el producto de la presión por el volumen es constante”.
2.3	Ley de Charles:
Ley que afirma que el volumen de un gas ideal a presión constante es proporcional a su temperatura absoluta.
 
2.4	Ley de Gay-Lussac:
Se puede expresar de la siguiente manera:
“En todo proceso isocórico (volumen constante), manteniendo el número de moles constante, la presión de cualquier gas es directamente proporcional a su temperatura constante”.
 
2.5	Condiciones normales:
Se conoce como condiciones normales de la materia gaseosa, a ciertos valores arbitrarios (acordados universalmente), de presión y temperatura, los que son:
T = 273 K	ó	t = 0 °C
P = 1 atm = 760 mmHg
En estas condiciones el volumen ocupado por un mol de cualquier gas es de 22.4 litros (valor igual a en la ley de Charles). Al volumen ocupado por un mol de sustancia se denomina volumen molar.
CONSTANTE “R” DE LOS GASES
PRESIÓN MANOMÉTRICA
2.6	Vapor:
Sustancia en estado gaseoso. Los términos de vapor y gas son intercambiables, aunque en la práctica se emplea la palabra vapor para referirse al de una sustancia que normalmente se encuentra en estado líquido o sólido, como por ejemplo agua, benceno o yodo. Se ha propuesto restringir el uso del término a las sustancias gaseosas que se encuentren por debajo de su punto crítico (la máxima temperatura a la que se puede licuar aplicando una presión suficiente) y hablar de gas por encima de la temperatura crítica, cuando es imposible que la sustancia exista en estado líquido o sólido. Esencialmente, el uso de los términos es arbitrario, porque todas las sustancias gaseosas tienen un comportamiento similar por debajo y por encima del punto crítico.
Cuando se confina el vapor emitido por una sustancia a cualquier temperatura, ejerce una presión conocida como presión de vapor. Al aumentar la temperatura de la sustancia, la presión de vapor se eleva, como resultado de una mayor evaporación. Cuando se calienta un líquido hasta la temperatura en la que la presión de vapor se hace igual a la presión total que existe sobre el líquido, se produce la ebullición. En el punto de ebullición, al que corresponde una única presión para cada temperatura, el vapor en equilibrio con el líquido se conoce como vapor saturado; es el caso, por ejemplo, del vapor de agua a 100 °C y a una presión de 1 atmósfera. El vapor a una temperatura superior al punto de ebullición se denomina vapor sobrecalentado, y se condensa parcialmente si se disminuye la temperatura a presión constante.
A temperaturas y presiones normales, la presión de vapor de los sólidos es pequeña y suele ser despreciable. Sin embargo, la presencia de vapor de agua sobre el hielo demuestra su existencia. Incluso en los metales, la presión de vapor puede ser importante a temperatura elevada y presión reducida. Por ejemplo, la rotura del filamento de wolframio de una bombilla (foco) incandescente se debe fundamentalmente a la evaporación, que implica un aumento de la presión de vapor. Cuando se calienta una solución de dos sustancias volátiles, como agua y alcohol, el vapor resultante contiene ambas sustancias, aunque generalmente en proporciones distintas de las de la solución original. Normalmente se evapora primero un porcentaje mayor de la sustancia más volátil; este es el principio de la destilación.
2.7	Gas Húmedo:
Se entiende por gas húmedo a la mezcla homogénea de gas seco y el vapor de un líquido. Los gases húmedos tienen las siguientes características:
-	Se recogen generalmente sobre un líquido no volátil.
-	Tiene una aplicación de la ley de Dalton de las presiones parciales.
-	Se obtiene este gas burbujeando a través de un líquido.
-	Las moléculas arrastradas en forma de vapor son recolectadas como moléculas de gas y de líquido vaporizado. 
Por la ley de Dalton:
2.8 	Humedad absoluta:
Humedad absoluta es la relación entre la masa de vapor y la masa del gas seco, contenidos en una masa de gas húmedo.
2.9	Humedad relativa
La humedad relativa es la relación entre la presión de vapor que contiene una masa de aire y la que contendría si estuviese saturado a la misma temperatura.
3. MATERIALES Y REACTIVOS:
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
4.1 Medida de la Presión:
· Ejercer presiónen el tubo de entrada de gas
· Medir la presión manométrica en cada manómetro (agua, aceite, Hg)
· Registrar los datos
4.2 Ley de Boyle:
· Realice las medidas a temperatura constante ambiente del laboratorio.
· Registre el diámetro del tubo que contiene el gas
· Registre la altura del gas.
· Registre la presión manométrica del gas
· Cambie la presión con ayuda de la varilla de vidrio y repita todas las mediciones
· anteriores.
· Repita el procedimiento 5 veces para tener 5 datos de Presión vs. Volumen.
4,3 Ley de Charles:
· Realice las medidas a presión constante (se sugiere la presión atmosférica que corresponde a alturas iguales del líquido manométrico en ambos brazos del manómetro).
· Llene de agua caliente la camisa calefactora que rodea al tubo que contiene al gas
· Con un termómetro registre las variaciones de temperatura a medida que el agua enfría.
· Para cada variación de temperatura registre el volumen del gas.
· Repita el proceso por lo menos 7 veces
4,4 Ley de Gay – Lussac:
· Realice las medidas a volumen constante.
· Llene de agua caliente la camisa calefactora que rodea al tubo que contiene al gas
· Con un termómetro registre las variaciones de temperatura a medida que el agua enfría.
· Para cada variación de temperatura registre la presión manométrica del gas.
· Repita el proceso por lo menos 7 veces.
4,5 Determinación de la constante R:
Arme el sistema para recoger gas hidrogeno (generado por la reacción de HCl y Mg) sobre agua con ayuda del eudiómetro, el tubo generador de gases, el vaso de precipitados y el soporte universal.
· Pese y registre una masa de magnesio adecuada (pregunte al docente la cantidad)
· Introduzca el Mg al tubo generador y espere reaccione completamente.
· Registre en el sistema del eudiómetro la temperatura del agua (se supone que esta
temperatura es la del gas ya que el gas burbujea a través del agua)
· Mida y registre la presión manométrica del gas húmedo.
· Mida y registre el volumen del gas.
· Repita el procedimiento para otras dos muestras de Mg de diferente masa.
5. DATOS EXPERIMENTALES Y TRATAMIENTO DE DATOS 
(DATOS, CALCULOS, RESULTADOS Y GRAFICAS):
5.1 Medida de la Presión:
· Datos Obtenidos:
	Presión manométrica (mm)
	Alumno 1
	Alumno 2
	Alumno 3
	
	Liquido manométrico agua
	1,7 cm
	5.2cm
	9,5 cm
	17,1cm
	Liquido manométrico aceite
	1,9 cm
	6.5 cm
	11,4 cm
	19,4cm
	Liquido manométrico mercurio
	0,2 cm
	0,5 cm
	0,8 cm
	1,4 cm
· Tratamiento de datos:
Comprobamos la formula:
Trabajaremos con: h promedio de H2O, h promedio de Hg, h Promedio de Aceite
 h prom. H2O = 8,375 cm 	h prom. Hg = 0,725 cm 		h prom. Aceite = 9,8 cm
Reemplazando en:
Ahora para la reemplazaremos el anterior dato en la formula:
5.2 Ley de Boyle:
· Datos Obtenidos: Diámetro = 0,69 cm.
	
	Alumno 1
	Alumno 2
	Alumno 3
	Alumno 4
	Alumno 5
	Presión man. h¨[mmHg]
	46
	76
	54
	48
	61
	Altura del Gas mm
	259
	228
	244
	255
	231
· Tratamiento de Datos Obtenidos:
	P man. (mm Hg)
	Altura gas (cm)
	P absoluta
	Volumen (cc)
	Volumen (L)
	K Boyle
	1/V
	46
	25,9
	541
	9,685
	0,009685
	5,239585
	103,252452
	48
	25,5
	543
	9,535
	0,009535
	5,177505
	104,87677
	54
	24,4
	549
	9,086
	0,009086
	4,988214
	110,059432
	61
	23,1
	556
	8,638
	0,008638
	4,802728
	115,767539
	76
	22,8
	571
	8,523
	0,008523
	4,866633
	117,329579
	
	
	
	
	K promedio=
	5,014933
	
9
Según grafica KB= 4,9981
5,3 Ley de Charles:
· Datos Obtenidos: Diámetro = 0,69 cm.
	
	Alumno 1
	Alumno 2
	Alumno 3
	Alumno 4
	Alumno 5
	Temperatura (°C)
	58,2
	43,9
	32,8
	25,3
	18,6
	Volumen (cm3 )
	20,5
	19,3
	18,5
	17,9
	17,3
· Tratamiento de Datos Obtenidos:
	Temperatura (°C)
	Volumen (cm3 )
	T absoluta K
	Volumen (L)
	K Charles
	18,6
	17,3
	291,6
	0,0173
	6,00137E-05
	25,3
	17,9
	298,3
	0,0179
	6,01743E-05
	32,8
	18,5
	305,8
	0,0185
	6,04971E-05
	43,9
	19,3
	316,9
	0,0193
	6,09025E-05
	58,2
	20,5
	331,2
	0,0205
	6,18961E-05
De la pendiente de la recta obtenemos que: 		KCH = 6x10-6
5,4 Ley de Gay – Lussac:
· Datos Obtenidos: Diámetro = 0,69 cm.
	
	Alumno 1
	Alumno 2
	Alumno 3
	Alumno 4
	Alumno 5
	Temperatura (°C)
	56,4
	48,1
	42,2
	37,8
	29,3
	Presión Manométrica (mm Hg)
	51
	39
	28
	25
	18
· Tratamiento de Datos Obtenidos:
	Temperatura (°C)
	P. man. (mmHg )
	T absoluta K
	P. absoluta (mmHg)
	K Charles
	18,6
	17,3
	291,6
	512,3
	1,756858711
	25,3
	17,9
	298,3
	512,9
	1,71940999
	32,8
	18,5
	305,8
	513,5
	1,679202093
	43,9
	19,3
	316,9
	514,3
	1,622909435
	58,2
	20,5
	331,2
	515,5
	1,556461353
5,5 Determinación de la constante R:
6. CONCLUSIONES.
· Considero que la práctica fue muy interesante y que la aplicación de las leyes empíricas de Boyle, Charles y Gay Lussac fue lo más rescatable de la misma.
· En el estudio de las leyes de Charles y Gay Lussac, creo que una de las cosas que me parecieron más notables fue las comparaciones de las presiones a diversas temperaturas de agua, dado que a través de este pudimos evidenciar de manera directa como se registran estas variaciones en relación al enfriamiento del agua, así como el cambio del volumen cuando tratábamos de igualar las presiones.
· En el proceso de la determinación de la constante R de los gases considero que el balance de materia fue algo muy instructivo para conocer como una reacción exotérmica puede influir para la evaporación del agua.
· Asimismo, para la determinación del valor de error de la constante R, pude apreciar que los valores que obtuvimos en el laboratorio fueron demasiado altas con relación al valor verdadero de tablas.
7.	 BIBLIOGRAFÍA
•	BABOR, JOSÉ &IBARZ, JOSÉ Química General Moderna. 8va Ed Editorial Marín S.A. (1977)
· GUÍA DEL INGENIERO FEDERICO YUJRA A.
P vs V
9.6850000000000009E-3	9.5350000000000001E-3	9.0860000000000003E-3	8.6379999999999998E-3	8.5229999999999993E-3	541	543	549	556	571	
P vs 1/V
1/V	
103.25245224574083	104.8767697954903	110.0594320933304	115.7675387821255	117.32957878681216	541	543	549	556	571	
V vs T(°C)
18.600000000000001	25.3	32.799999999999997	43.9	58.2	1.7299999999999999E-2	1.789999999999999	9E-2	1.8499999999999999E-2	1.9300000000000001E-2	2.0500000000000001E-2	
V vs T (K)
y = 6E-05x
291.60000000000002	298.3	305.8	316.89999999999998	331.2	1.7299999999999999E-2	1.7899999999999999E-2	1.8499999999999999E-2	1.9300000000000001E-2	2.0500000000000001E-2	
P vs T (°C)
18.600000000000001	25.3	32.799999999999997	43.9	58.2	512.29999999999995	512.9	513.5	514.29999999999995	515.5	
P VS T (k)
y = 1,6605x
KG=1,6605
291.60000000000002	298.3	305.8	316.89999999999998	331.2	512.29999999999995	512.9	513.5	514.29999999999995	515.5	

V
K
P
Tn,

Pn
KTV
,
*
Vn
KTP
,
*
nRTPV
atmmantotal
PPP 

vaporogastotal
PPP 
sec
o
V
V
P
P

4
2
2
3
2
3
1ª
*15,5[]
(1)
1
1
0,021[]8,7510
24[]1
421[/]
3,08
13,6[/]
3,08495498,08
*498,0815,
Hg
THgatm
gsT
EXPERIMENTACIÓN
PmmHg
PVnRT
PV
R
nT
molH
molMg
gMgmolH
gMgmolMg
mmHOgcm
HmmHg
gcm
PHPmmHgmmHgmmHg
PPPmmHg
-
=
=
=
××=×
×
==
=+=+=
=-=-
4
5482,58
(1)
482,580,033[]
8,7510291
62,54
mmHgmmHg
En
mmHgl
R
molK
mmHgl
R
molK
-
=
×
=
××
=