Frank 270394

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICAESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

INSTRUCTIVO DE PRACTICAS DE LABORATORIO DEL CURSO DE QUIMICA FISICA I

CURSO: QUIMICA FISICA I

ALUMNO : ZAVALETA GARCIA LUIS

PROFESOR : Prof. Asoc. T.C. JOREGE SOLORZANO ARQUEROS

CICLO : III - C

TRUJILLO _ PERU

2009

INDICE:

I.-Objetivo:

Determinar la Masa Molar del magnesio (Mg), basndose en el mtodo de Vctor Meyer.II.-Fundamento Terico:

En el procedimiento de Vctor Meyer se volatiliza una masa conocida de substancia de manera que desplace de un tubo de volatilizacin un volumen correspondiente de aire. El aire se recoge sobre agua o mercurio y se mide su volumen a la presin baromtrica y a una temperatura conocida (3). En el presente experimento se mide el volumen de gas H2 con impurezas de vapor de agua (H2O), desprendidos en la reaccin qumica de Mg metlico con HCl en solucin acuosa 1:2 (un volumen de HCl cc. 36.7% en peso y 2 volmenes de agua); determinndose la masa molar del magnesio en base a este volumen, mediante la aplicacin de la Ley de los gases ideales y La Ley de Dalton, y la estequiometra de la reaccin:

Mg(s) + 2HCl (ac) =====> MgCl2(s) + H2 (g)

El vapor de agua que acompaa el gas H2 no se debe a la reaccin qumica sino solamente a un cambio de fase de lquido a vapor.

Segn la estequiometria de la reaccin:nH2 = nMg(s) = (1) n: numero de moles. m: masa. M: masa molar. De la ley de los Gases Ideales se puede formular

nH2 (g) = (2) PH2: presin parcial del hidrogeno. V: volumen total. T: temperatura absoluta. Por la ley de Las Presiones Parciales de Dalton:

P = PH2 (g) + PH2O (g). (3) P: presin total del sistema.(baromtrica) De la combinacin de las ecuaciones (1), (2), (3) resulta:

MMg = mMg. (4)La ecuacin (4) permite el clculo de la masa molar del magnesio conociendo mMg, T, P y V, determinados experimentalmente

III.-Materiales:

Cinta de Mg metlica. Solucin acuosa de HCl 1:2. Termmetro. Barmetro. Matraz de reaccin. Embudo de Llave. Buretas de gases. Prcticas de Laboratorio de Fisicoqumica-UNTPgina 14

Tubo de nivelacin. Tubera de jebe o goma. Soportes y pinzas.

TUBO DE NIVELACINEMBUDO DE LLAVEMATRAZ DE REACCIN

MANGUERAS DE JEBE

BULBO DE NIVELACIN

PINZAS

SOPORTES METLICOS

BALANZA ANALTICA

BARMETRO

TERMMETRO

BURETA DE GASES

1. SUSTANCIAS

CINTA DE MAGNESIOSOLUCIN DE HCl 1:2

AGUA DESTILADA

IV.-Esquema del experimento:

Fig. 1.1 Esquema de instalacin de equipo para la determinacin de la masa molar de una sustancia.

V.-Procedimiento Experimental:

El equipo experimental previamente limpio se instala como se indica en la fig. 1.1. Llenar una cantidad adecuada de agua (destilada en lo posible) al sistema bureta de gases-tubo de nivelacin-manguera y bulbo de nivelacin. Dentro del matraz de reaccin se coloca la muestra de cinta de magnesio pesada analticamente, aproximadamente 0.04gr. Verter al embudo de llave 20mL de solucin acuosa de HCl 1:2. Verificar que los cierres y uniones sean hermticos, y eliminar las burbujas de aire en todo el sistema acuoso. Antes de iniciar la reaccin, manipulando el bulbo de nivelacin procurar que los niveles de agua en la bureta de gases y tubo de nivelacin sean iguales (parte superior); anotar la lectura observada del volumen inicial (podra empezarse de cero). Dejar caer los 20 mL de solucin de HCl 1:2 contenidos en el embudo de llave, bajando simultneamente el bulbo de nivelacin y manteniendo siempre el mismo nivel de liquido en la bureta y tubo de nivelacin hasta que concluya la reaccin (cinta de Mg desaparece); anotar el volumen final. Tomar nota de la temperatura en un termmetro adherido a la bureta, considerar el promedio entre el inicio y termino de la reaccin; en forma anloga considerar la presin baromtrica, controlndola en un barmetro cercano al lugar de experiencia.

VI.- Clculos, resultados y conclusiones:

Son los siguientes datos:

Hallar:a. b. c. Porcentaje de error e indicar si es por exceso o por defecto

ANLISIS DE DATOSa. Hallar usando la ecuacin (2)

Para ello se debe conocer la conociendo la e interpolamos:

Por lo tanto el valor obtenido anterior se le suma a 28.3 obtenindose la :

Conociendo la y la hallamos la

b. Hallar la para ello debemos saber la y el i. Calcular usando la ecuacin (3).

ii. Calcular el , este dato se obtiene pesando en la balanza la cinta de magnesio:

Conociendo el y el se prosigue hallar la :

c. Hallar el porcentaje de error:

Conclusiones: Se comprob que el peso molecular del Magnesio se puede calcular por el mtodo de Vctor Meyer. En vista a lo experimentado, se considera que el experimento fue adecuadamente realizado debido a que el porcentaje de error por exceso fue menor del 5%.

I. Objetivos:

Determinar la Masa molar y el Dimetro Molecular de un gas, en base a la medicin experimental de los tiempos de efusin a travs de un orificio de un volumen de gas examen y de igual volumen de otro gas tomado como referencia. Ilustrando por ende la aplicacin de la Ley de Efusin Gaseosa de Graham y Teora Cintica de los gases

II. Fundamento terico:

La Ley de Graham establece que: Las velocidades de difusin de volmenes iguales de gases diferentes en las mismas condiciones de presin P y temperatura T, a travs de un orificio, son inversamente proporcionales a las races cuadradas de sus masa molares o densidades= (2.1) *u: velocidad media cuadrtica *M: masa molar

La ecuacin (2.1) se llega teniendo en cuenta La Teora Cintica de Los Gases, de esta teora se obtiene primero:u= . (2.2)*R: La constante de los gases. *T: Temperatura absoluta.

Aplicando la ecuacin (2.2) a dos gases diferentes 1 y 2 y relacionando resulta la ecuacin (2.1)Se demuestra que las velocidades de efusin son inversamente proporcionales a los tiempos de efusin t, es decir:=

Combinando ahora las ecuaciones (2.1) y (2.3) resulta:

= . (2.4)La ecuacin (2.4), permite el clculo de la masa molar de un gas si se conoce el tiempo de efusin (de un volumen igual) y masa de otro gas tomando como referencia, que generalmente es el aire.

III. Materiales:

Efusimetro (Aparato de Schilling) Agua destilada. Cronometro. Barmetro. Termmetro. Gases(aire-o2)

CRONMETRO

BALN DE GAS

EFUSIMETRO N 1

INFLADOR

IV. Esquema del Experimento:

Fig.2.1 Efusimetro para la determinacin de la masa molar de un gas.

V.-Procedimiento Experimental:

El Efusimetro en su forma fundamental se muestra en la fig.2.1. Al Efusimetro previamente limpio se le llena con una cantidad adecuada de agua. El tubo interior del Efusimetro posee una llave de tres vas (donde se encuentra el orificio) que para el experimento se acondicionan segn las posiciones 1, 2 y 3, como se muestra en el esquema de la fig.2.2

Fig.2.2. Posiciones de la llave de tres vas para la determinacin de la masa molar de un gas por efusin gaseosa.

En la posicin 1, se permite la entrada de gas al sistema desplazando el agua del tubo interior a la cmara de efusin; en la posicin 2, se mantiene el gas dentro del tubo interior, situndose el nivel del agua por debajo de la marca inferior del tubo; en la posicin 3, se permite la salida del gas hacia la atmosfera a travs del orificio, midiendo el tiempo de ascenso del nivel del agua en el tubo inferior desde la marca inferior hasta la marca superior. Se debe procurar operar en tal forma que se mantengan las mismas condiciones de P, V y T en todos los gases experimentados, y en todas las mediciones. Controlar la temperatura ambiente y la presin baromtrica.

VI.- Clculos, Resultados y conclusiones:

TABLA A: EFUSIMETRO N 1N DE EXPERIMENTOSTIEMPO DE EFUSIN (s)

EFUSIMETRO N 1

AIREOXGENO

12.342.42

22.372.54

32.302.35

42.232.36

52.332.55

PROMEDIO2.312.44

ANLISIS DE DATOS1. ANLISIS PARA LA TABLA A: EFUSIMETRO N 1i. Hallar la a partir de la ecuacin (4):

ii. Hallar el porcentaje de error de la :

CONCLUSIONES:

Que el error relativo es menor al 5% por lo que podemos afirmar que la determinacin de la masa molar del oxgeno fue realizado satisfactoriamente. No se realiz la determinacin de los dimetros moleculares ya que carecemos de un dato que es el dimetro del aire por lo que ese parte fue descartada. Adems el aire contiene en su composicin oxigeno por lo que sera ms tedioso calcular ese valor. Logramos aplicar como base la ley de Graham para la difusin y efusin de los gases con lo cual fue posible lograr nuestro objetivo. Que el tiempo que vara el aire y el oxgeno en subir por el e fusimetro debe estar en un rango de 0 a 6 segundos como mximo, lo cual fue comprobado en el experimento. Para el experimento tomamos como referencia un gas del ambiente que es el aire ya que es un gas que est en abundancia. Pudo ser otro gas pero para nuestro experimento el aire resulto ms fcil de usar.

I. Objetivo:

Medir experimentalmente la Presin de Vapor Saturado de un liquido a varias temperaturas.

II. Fundamento Terico:

La existencia de la presin de vapor saturado (vapor en equilibrio con el liquido) y su aumento con la temperatura, se interpreta como una consecuencia de la distribucin de energa de Maxwell-Boltzman. Por distribucin de energa, aun a bajas temperaturas, una fraccin de molculas en el liquido tiene energa excedente a la energa cohesiva del liquido, fraccin que aumenta rpidamente con el incremento de temperatura, resultando un rpido aumento de la presin de vapor. Esto implica que a determinada temperatura, un liquido de energa cohesiva grande (calor molar de vaporizacin grande) tendr una presin de vapor pequea, y un liquido con energa cohesiva pequea (calor molar de vaporizacin pequeo) tendr una presin de vapor grande.

La temperatura a la cual la presin de vapor saturado es igual a 1atm. , se denomina punto de ebullicin normal del lquido.

La variacin de la presin de vapor con la temperatura de ebullicin del liquido, se estudia a travs de la Ecuacin Clausius-Clapeyron, que en su forma integrada con constante de integracin C suponiendo el calor molar de vaporizacin constante, Hv, se expresa:LnP =- * +C . (3.1) y entre limites:Ln = . (3.2)

P: Presin de vapor, *T: Temperatura de ebullicin absoluta, *R: Constante de los gases. Los subndices 1 y 2 se refieren a condiciones inciales y finales.

Midiendo experimentalmente la presin de vapor a varias temperaturas se pueden graficar valores de LnP vs. 1/T, y de acuerdo a la ecuacin (3.1) se obtendr una recta. De la ordenada de origen se determinara C, y de la pendiente de la recta el calor molar de vaporizacin del liquido Hv.

III. Materiales:

Lquidos examen: Benceno, etanol, etc. Probeta Bureta Embudos Equipo para determinacin de presin de vapor Matraz de ebullicin Manta de Calentamiento con regulador de voltaje Condensador Allihn Termmetro: 0-100C Manmetro de Mercurio Bomba de vacio Soportes


V. Procedimiento Experimental:

Despus de limpiar adecuadamente el aparato para presin de vapor, se llena el matraz de ebullicin (conteniendo previamente los trozos de porcelana porosa y el termmetro insertado en su lugar respectivo) con cierta cantidad de liquido examen. Luego se conecta el aparato al manmetro de Hg cerciorndose que no haya fugas en las conexiones; y se provee al sistema de una adecuada refrigeracin.Se somete al vacio el sistema de ebullicin hasta presin determinada, y se suministra calor a la cmara de ebullicin a travs de la manta de calentamiento operando el regulador de voltaje progresivamente. Proceder a la toma de lecturas de temperaturas en la cmara de ebullicin cada 5 cm Hg de aumento de presin en el momento que se observa una ebullicin suave.Registrar la temperatura ambiente y presin baromtrica al inicio y al trmino del experimento.

VI. Clculos, Resultados y Conclusiones: Datos Experimentales:Exp.T(C)T(K) h=h-hi (mmHg) P=Pb+h (mmHg)LnP(1/T)(K-1)(KJ/mol)

169342.15-2.0757.26.6292.92*10-3

262335.15-34.5724.76.5862.98*10-3

364337.15-28.0731.26.5952.97*10-3

466339.15-22.5736.76.6022.945*10-3

570343.15-17.27426.6092.914*10-3

672.5345.65-9.5749.76.6192.893*10-3

777350.15-3.9 755.36.6272.856*10-3

879352.153.6762.86.6372.84*10-3

980353.15 8.87686.6442.832*10-3

1081354.1513.8773 6.6502.824*10-3

1182355.1518777.26.6562.816*10-3

1284357.1521.9781.16.6612.799*10-3

Desarrollo:

LnP =- * +C . (3.1) Donde:Y = BX +A

>Y = Ln P. >B =- . >X = . >A = C Para hallar A y B, sabemos:

= 107.46 = (0.04962734) (107.46) = 5.33275278 = 0.3127919 2 = 0.000145043 = 0.04962734 Aplicando mnimos cuadrados, hallamos:

B = 17* - N2 ()2

A = - B N

Reemplazando:

B = (17*0.3127919) (5.33275278) (17*0.000145043) (0.04962734) ^2

B = -5354.80215

A = (107.46) (-5354.80215*0.04962734) 17

A = 21.9529729

Sabemos que:

- = B = -BR = -(-5354.80215)* 1.987 cal/mol grado

= 10639.9919 cal/mol grado 44539.00609 J/mol grado

Por tanto la ecuacin de mnimos cuadrados por Regresin Lineal es: Ln P = -5354.80215 + 21.9529729 T

Grafico #1 :

Grafico #2:

Calculo del Hv y C:*La ecuacin de la grafica es: y = -375,8x + 7,709 *Nuestra ecuacin es: LnP =- * +C

Donde:C = 7.709

= 375.8 ; R= 8.314 J/mol K

= 3124.40 J/mol K

Comparacin:

Hv ETANOL (J/mol grado)

TericoPractico

38 59544539.00609

%error = * 100

%error= * 100%error= 15.3%

Conclusiones:

Dado que son datos experimentales de laboratorio, se obtiene algunos valores dispersos; al graficar en la ecuacin de la recta. Los valores de la variacin en la presin baromtrica influye en el clculo de los datos en el eje de las ordenadas. Los valores de las pendientes (grafica y por mnimos cuadrados) se aproximan pero varan debido a que los datos estn relativamente dispersos. Los datos varan de acuerdo a errores de visin en sus lecturas y adems son aproximados.

I. Objetivo:

Determinar experimentalmente El Calor Especifico de un lquido, usando corriente elctrica como medio de calentamiento y midiendo el incremento de temperatura causado por este.


El experimento se basa en el establecimiento de un balance de energa, entre la emitida por corriente elctrica en forma de trabajo pasada a travs de una resistencia (alambre fino de aleacin Cr-Ni) sumergida dentro de una determinada masa liquida, y la ganada por esta masa y el equipo que la contiene; producindose en estos un incremento de entalpia. El experimento se realiza adiabticamente a presin constante (1atm aprox.), y se mide el tiempo de suministro de corriente y el incremento de temperatura que esta origina en el sistema total (liquido + equipo). El trabajo emitido por la corriente elctrica, We, y ejecutado sobre el sistema se da por:We (cal) = (1)-V: Potencial elctrico en Voltios. I: Intensidad de corriente en Amperios. t: tiempo en Segundos.Este trabajo produce un incremento de entalpia, H, en el sistema total; haciendo las deducciones termodinmicas correspondientes, resulta:

We = H. (2)

El incremento de entalpia del sistema total se expresa:H = (meCe + mLCL) (T2-T1) (3) -m: Masa (gr). C: Calor especifico (cal/gr. C). T: Temperatura (C). e: Equipo. L: Liquido.

Haciendo (meCe) = C (constante calorfica del equipo), la ecuacin (3) se transforma a:H = (C + mLCL) (T2-T1) (4)

Combinando las ecuaciones (1), (2) y (3), resulta:

CL = [ - C].... (5)

Esta ecuacin permite el clculo del calor especifico del liquido examen CL, previo conocimiento de la constante calrica del equipo C . La constante del equipo se logra determinar realizando el experimento con un lquido cuyo calor especfico se conozca, que generalmente es el agua, la cual tiene un calor especifico de 1 cal/gr. C

III. Materiales: Agua Alcohol Vaso Dewar Termmetro de precisin Cronometro Resistencia de alambre fino Ampermetro Voltmetro Restatos Fuentes de poder de corriente continua (aprox. 12V) Cables de conexin.

IV.-Esquema del Experimento:

V.-Procedimiento experimental:

Despus de una adecuada limpieza del calormetro y accesorios se llena este con cierta cantidad de liquido (aproximadamente 200gr en caso de agua). Con el tapn en el que deben estar insertados el termmetro y agitador, e instalada la resistencia (de aleacin Cr-Ni), taponar el vaso Dewar. Instalar los instrumentos tratando de proveer un voltaje aproximadamente 5V en el vaso Dewar (regulando con el restato) como se muestra en la fig.4.1.

Fig.4.1. Circuito de medicin del Calor Especifico de un lquido. A: ampermetro, B: batera o fuente de C.C., C: calormetro, R: restato, V: voltmetro.

Anotar la temperatura ambiente, presin baromtrica y la temperatura inicial del sistema; cerrar el circuito y proceder a la toma de lecturas (del sistema), voltaje y amperaje a intervalos de 30seg (o 1 min), durante 10 min. Aproximadamente. Si es posible usar un estabilizador de voltaje. Evitar el calentamiento excesivo para prevenir prdidas de liquido por evaporacin. Desconectar la corriente y anotar la temperatura ambiente y presin baromtrica finales.

VI.- Clculos, Resultados y Conclusiones:

Datos Experimentales:

ExperimentoTiempo(seg)TemperaturaIntensidad(A)Potencial(v) Ccal/C

Ccal/C

FCKlneasAlneasVAgua

1072,422,45295,59

23072,4522,47295,62

360-172,4522,47295,62

49072,4522,47295,62

5120-272,4522,47295,62330.66703.5391.97

420.60

615072,522,5295,65330.668041693.36

7180-372,5222,51295,66330.66804744.53

821072,5522,53295,68330.6679,53.98429.83

9240-472,622,56295,71330.66804746.89

1027072,6522,58295,73330.66804427.46

11300-572,722,61295,76330.66793.95427.46

1233072,7522,64295,79330.66804431.41

13360-672,822,67295,82330.66804176.65

1439072,922,72295,87330.66793.95427.46

15420-772,9522,75295,90330.66804431.41

164507322,78295,93330.66804178.07

17480-873,122,83295,98330.6679,53.98428.25

1851073,1522,86296,01330.6679,53.98429.51

19540-973,222,89296,04330.6679,93.995439.04

2057073,2522,92296,07340.6879,53.98767.04

21600-1073,3022,94296,09340.68793.95445.65

2263073,3522,97296,12340.6879,83.99124.26

23660-1173,4523,03296,18340.6879,53.98447.28

2469073,523,06296,21340.6879,53.98768.99

25720-1273,5523,08296,23340.6879,33.965283.74

2675073,623,12296,26

27780-1373,623,12296,26Promedio:A = 0.66Promedio:V = 3.961Promedio:C =506.68

2881073,623,12296,26

29 840-14 73,6 23,12296,26

ExperimentoTiempo(seg)TemperaturaIntensidad(A)Potencial(v)

FCKlneasAlneasVEtanol

1073,923,28296,43

23073,923,28296,43

360-173,9523,31296,46

49073,9523,31296,46

5120-27423,33296,48340.68864.3

61507423,33296,48340.6885,54.275

7180-374,0523,36296,51340.6885,54.275

821074,123,39296,54340.6885,54.275

9240-474,1523,42296,57350.7085,54.275

1027074,223,44296,59350.70854.25

11300-574,323,50296,65350.7085,54.275

1233074,423,56296,71350.7085,54.275

13360-674,523,61296,76350.7085,54.275

1439074,623,67296,82350.7085,34.265

15420-774,6523,69296,84350.7085,24.26

1645074,7523,75296,90350.7085,14.255

17480-874,8523,81296,96350.7085,54.275

1851074,923,83296,98350.70854.25

19540-974,9523,86297,01350.7085,54.275

2057075,0523,92297,07350.7085,34.265

21600-1075,123,94297,09350.7085,24.26

2263075,224,00297,15350.7085,34.265

23660-1175,324,06297,21350.7085,14.255

2469075,3524,08297,23350.7085,14.255

25720-1275,424,11297,26350.7085,14.255

2675075,524,17297,32

27780-1375,524,17297,32Promedio:A = 0.696Promedio:V = 4.267

2881075,524,17297,32

29840-1475,524,17297,32

150 lneas 3 A

*La corriente presenta la relacin siguiente: 150 lneas 7.5 V

*El voltaje presenta la siguiente relacin:

*Las temperaturas se basan en la siguiente relacin: = =

PARA EL AGUA Temperatura a la cual se trabajo = 22.14 C Presin experimental = 759.2 mmHg En base a los datos del cuadro de las densidades del Agua a diferentes temperaturas, calculamos la densidad a la temperatura que se trabajo, por interpolacin:

(23C- 22C) (0.99762 0.99786) gr/mL(22.14C 22C) (X - 0.99786) gr/mL Resolviendo: (23C- 22C) ( X - 0.99786) = (22.14C 22C) (0.99762 0.99786)X = 0.99783 gr/mL (densidad del agua a 22.14C)

Ahora procedemos a calcular la masa del agua a la temperatura de 22.14C:

mH2O = H2O.vH2OmH2O = (0.99783gr/mL) (200mL)

mH2O = 199.57 gr.

En base al calor especifico del agua (1 cal/gr.C) y a la masa encontrada (mH2O = 199.57 gr.), procedemos a calcular la capacidad calorfica del calormetro (C) en cada intervalo de 30, para ello empleamos la ecuacin siguiente:

C = * =( 1 cal/gr C) (199.57 gr) = 199.57cal/ C C5 = = 391.97 cal/C

C6 = = 1693.36 cal/C

C7 = = 744.53 cal/C

C8 = = 429.83 cal/C

C9 = = 746.89 cal/C

C10 = = 427.46 cal/C

C11= = 427.46 cal/C

C12= = 431.41 cal/C

C13= = 176.65 cal/C

C14= = 427.46 cal/C

C15= = 431.41 cal/C

C16= = 178.07 cal/C

C17= = 428.25 cal/C

C18= = 429.51 cal/C

C19= = 439.04 cal/C

C20= = 767.04 cal/C

C21= = 445.65 cal/C

C22= = 124.26 cal/C

C23= = 447.28 cal/C

C24= = 768.99 cal/C

C25= = 283.74 cal/C

Ahora, con los promedios de los Voltajes, la Corriente, la Temperatura inicial y final durante el tiempo de 600, calculamos la capacidad calorfica del calormetro:

*V = 21*I = 21

*T1 = 22.47 C * T2= 23.08C*t = 600``C =

C= = 420.60 cal/C

Comparando el promedio de la capacidad calorfica de cada intervalo de 30`` y la capacidad calorfica total; uno de ellos se empleara para determinar el calor especifico del etanol. C promedio C total

506.68 cal/C 420.60 cal/C

A continuacin se muestra un cuadro resumen del experimento con el Agua:

PARA EL ETANOL

Temperatura a la cual se trabajo = 22.14 C Presin presente en el laboratorio = 759.2 mmHg Volumen del etanol = 200mL La densidad estndar del etanol (C2H5OH = 0.78522 gr/ mL) Peso formula del etanol = 46.10 gr/ mol Por interpolacin, calculamos la C2H5OH a la temperatura que se trabajo:

DENSIDAD DEL ETANOL (gr/mL) A DIFERENTES TEMPERATURAS

3C0.80374 g16C0.7928329C0.78182

4C0.80290 17C0.7919830C0.78097

5C0.80207 18C0.7911431C0.78012

6C0.8012319C0.7902932C0.77927

7C0.8003920C0.7894533C0.77841

8C0.7995621C0.7886034C0.77756

9C0.7987222C0.7877535C0.77671

10C0.7978823C0.7869136C0.77585

11C0.7970424C0.7860637C0.77500

12C0.7962025C0.7852238C0.77414

39C0.77329

(23C- 22C) (0.78691 0.78775) gr/mL(22.14C 22C) (X - 0.78775) gr/mL Resolviendo: (23C- 22C) ( X - 0.78775) = (22.14C 22C) (0.78691 0.78775)

X = 0.78763 gr/mL (densidad del etanol a 22.14C)

Ahora procedemos a calcular la masa del etanol a la temperatura de 22.14C:mC2H5OH = C2H5OH.vC2H5OHmC2H5OH = (0.78763gr/mL) (200mL)

mC2H5OH = 157.53 gr.

A continuacin se muestra un cuadro resumen del experimento para el etanol:

Ahora, procedemos a calcular el calor especifico del etanol ( CEOH), para ello emplearemos la siguiente ecuacin:

CEOH = *V = 21*I = 21*T1 = 22.33C *T2 = 24.11C*t = 600`` +Calculando el calor especifico del etanol con la constante calrica del calormetro promedio (: CEOH = CEOH = 1.693 cal / gr C

+ Calculando el calor especifico del etanol con la constante calrica del calormetro total (: CEOH = CEOH = 1.151 cal / gr C

Comparacin:-El valor del calor especifico del etanol tomados es, CEOH = 1.151 cal / gr C; debido a que se aproxima al valor estndar.

CALOR ESPECIFICO DEL ETANOL (cal / gr. C)

TEORICOPRACTICO

0.5881.151

NOTA: Por algn error de manipulacin de los instrumentos de laboratorio, el calor especfico del etanol es casi el doble del valor estndar.

Conclusin: Pudimos determinar el calor especfico del etanol mediante la medicin de la capacidad calrica del calormetro, para lo cual se uso las propiedades termodinmicas del agua ( densidad, calor especifico, etc.)

I. Objetivo:

Medir experimentalmente La Viscosidad de un Lquido a diferentes temperaturas por el mtodo de cada de esfera usando para tal fin el viscimetro de Hoeppler.


La Viscosidad se puede definir como la resistencia que experimenta una capa de liquido para arrastrar tras de s otra capa. Por lo general la viscosidad influye en la velocidad de flujo del lquido. La unidad de medida ms usual de la viscosidad de un liquido es el poise. Cuando un cuerpo esfrico cae por gravedad a travs de un fluido, el cuerpo es influenciado por la fuerza gravitacional f1: f1= r3 (-f) g. (6.1)

-r: Radio de la esfera. : Densidad de la esfera. -f: Densidad del fluido. g: Aceleracin de la gravedad.

Estas fuerza es contrarrestada por la fuerza friccional f2 ofrecida por el medio o fluido, la cual aumenta con el aumento de la velocidad del cuerpo. Cuando f1= f2, el cuerpo contina cayendo con velocidad constante, y en es6tas condiciones George Stokes define a la fuerza friccional en la forma: f2=6 r v. (6.2)

-r: Radio de la esfera. : Viscosidad del fluido. v: Velocidad de la esfera.Si el cuerpo cae con velocidad constante, de la combinacin de las ecuaciones (1) y (2) resulta:

= r2 (-f) g....... (6.3)

La ecuacin (3) conocida como La Ley de Stokes, la cual permite determinar la viscosidad absoluta del fluido, y se aplica a cada de cuerpos esfricos en todo tipo de fluidos a condicin de que el radio del cuerpo sea grande comparado con la distancia entre las molculas del fluido. Si se conoce la viscosidad de algn lquido (por ejemplo. El agua), este puede servir como referencia, y entonces aplicando la ecuacin (3) para tal lquido y el lquido examen y relacionando resulta:=()

En trminos de los tiempos de cada de la esfera:= ()........ (6.4)Donde los subndices 1 y 2, se refieren a los lquidos de referencia y examen, respectivamente.

Propiedades del agua en funcin de su temperaturaTemperaturaDensidadCalor especficoViscosidadTensin superficial.

Tagua Cp.agua

[C][Kg/m3][J/kg.K][Pa.s][N/m]

0999.84217.61793x10-60.07564

51000.0

10999.74192.11307x10-60.07423

15999.1

20998.24181.81002x10-60.07275

25997.0

30995.64178.4797.7x10-60.07120

35994.1

40992.24178.5653.2x10-60.06960

45990.2

50988.14180.6547.0x10-60.06794

55985.7

60983.24184.3466.5x10-60.06624

65980.6

70977.84189.5404.0x10-60.06447

75974.9

80971.84196.3354.4x10-60.06267

85

90965.34205.0314.5x10-60.06080

95

100958.44215.9281.8x10-60.05891

III. Materiales: Agua Alcohol Viscosmetro de Hoeppler Cronometro.

IV. Esquema del experimento:

V.-Procedimiento experimental:

El viscosmetro de precisin Hoeppler tiene un amplio rango de aplicacin (se usa adems parta lquidos viscosos y gases). Fundamentalmente consiste de un tubo cilndrico montado en una chaqueta de agua que despus de nivelarla (mediante tornillos) se establece un ngulo de 10 con la vertical, como inclinacin mnima para asegurar un paso recto de cada de esfera, sin oscilacin vertical y con rea constante a travs de todo el descenso.La chaqueta de agua del viscosmetro con el termmetro instalado en la tapa de la misma, se conecta por medio de mangueras al termostato, para asegurarse de una circulacin constante de medio de calentamiento que generalmente es el agua entre la chaqueta y el termostato. Se llena el tubo de medicin con el liquido examen despus de enjuagarse con pequeas porciones del mismo. Se procede a la nivelacin del viscosmetro mediante los tornillos que tiene en su base. Se introduce la bola correspondiente en el liquido del tubo de medicin y se mide el tiempo de cada de esta esfera una distancia calibrada exactamente entre dos marcas del tubo de vidrio. Estas mediciones pueden hacerse a varias temperaturas.

VI.-Clculos, resultados y conclusiones:

De acuerdo al Viscosmetro de Hoeppler: = F (k-f) k....... (6.5)

-: Viscosidad en centipoises. F: El tiempo de cada de la esfera en segundos. - k: Densidad de la esfera utilizada. - f: Densidad del fluido. k: Constante que depende de la esfera utilizada.

Datos Experimentales:CUADRO DE REFERENCIA

BOLADIAMETRO(mm)PESO(gr)DENSIDAD(g/cm3)CONSTANTE (K)

115.834.9672.3420.00424

215.644.7942.3910.0621

315.616.2078.1530.0893

415.2515.1358.1490.528

514.2711.7177.6974.58

611.15.5257.7143.3

W bola blanca= 5.0357 Tiempo de cada de la bola= F= 11.6s.

Desarrollo:

Hallando la densidad de la esfera Sk por interpolacin: (16.207 - 4.794) (8.153 2.391)(5.035 4.794) (Y - 2.391)Resolviendo: (16.207 - 4.794) ( Y - 2.391) = (8.153 2.391) (5.035 4.794)

Y = 2.513 = Sk

Hallando la constante K de la esfera por interpolacin:(16.207 - 4.794) (8.0893 0.061)(5.035 4.794) ( Y 0.061)Resolviendo: (16.207 - 4.794) ( Y 0.061) = (8.0893 0.061) (5.035 4.794) Y = 0.06267 = K

Determinamos el valor de la densidad o peso especifico del lquido que interviene en el experimento en este caso el agua en el siguiente cuadro a la temperatura de 23C. Temperatura Peso Especifico

C g/cm3

4 1

6 0.999968

8 0.999876

10 0.999728

12 0.39526

14 0.39273

16 0.99897

18 0.99862

20 0.99823

23 0.99756

26 0.99681

29 0.99597

Sf = 0.99756 g/cm3 Sk = 2.513 g/cm3 F = 11.6s. K = 0.06267 Reemplazando datos en la ecuacin (6.5):H2O = 11.6s.(2.513g/cm3 0.99765g/cm3)0.06267

VISCOSIDAD DEL AGUA EN CENTIPOISE (cP)

TEORICOPRACTICO

H2O = 1.0020 H2O = 1.1017

ERROR RELATIVO:Er

ErEr

CALCULO DE LA VISCOSIDAD DEL ETANOL

Datos Experimentales: *Temperatura = 23CPARA EL ETANOLCUADRO DE TIEMPOS PARA EL ETANOL (s)

t19.7

t29.68

t39.69

Tiempo promedio (T2) 9.69

PARA EL AGUA DESTILADA CUADRO DE TIEMPOS PARA EL H2OD(s)

t17.11

t27.09

t37.13

Tiempo promedio (T1) 7.11

Hallamos la densidad del agua a 23C por interpolacin utilizando los datos de la siguiente tabla.

TEMPERATURA (C) DENSIDAD (g/cm3)

20 0.99819

30 0.99565

40 0.99222

(30 20) (0.99565 0.99819)(23 20) ( Y - 0.99819) Resolviendo: (30 20) ( Y - 0.99819) = (0.99565 0.99819) (23 20)Y = 0.9981 g/cm3 = P1

La densidad del etanol a 23C de la tabla del Manual de Lange de Qumica, 10 edicin.

3C0.8037416C0.7928329C0.78182

4C0.802917C0.7919830C0.78097

5C0.8020718C0.7911431C0.78012

6C0.8012319C0.7902932C0.77927

7C0.8003920C0.7894533C0.77841

8C0.7995621C0.788634C0.77756

9C0.7987222C0.7877535C0.77671

10C0.7978823C0.7869136C0.77585

11C0.7970424C0.7860637C0.775

12C0.796225C0.7852238C0.77414

39C0.77329

2 = 0.78691..etanol

Hallamos la viscosidad del agua a 23C por interpolacin a partir de los datos de la siguiente tabla:AGUA

Temperatura (C) (cP)

20 1.002

30 0.7975

40 0.6529

50 0.5468

60 0.4665

70 0.4042

80 0.3547

90 0.3147

(30 20) (0.7975 1.002)(23 20) ( Y - 1.002) Resolviendo: (30 20)( Y - 1.002) = (0.7975 1.002)(23 20)

Y = 0.94065 cP = 1

Reemplazando datos en la siguiente frmula para hallar 2(etanol): =

= 0.94065

=1.0107 cP Practico

De la siguiente tabla hallaremos la viscosidad real del Etanol a 23C por interpolacin: ETANOL

Temperatura (C) (cP)

0 1.773

10 1.466

20 1.200

30 1.003

40 0.834

50 0.702

60 0.592

70 0.504

(30 20) (1.003 1.200)(23 20) ( Y - 1.200) Resolviendo: (30 20) ( Y - 1.200) = (1.003 1.200) (23 20) Y = 1.1409 cP =1.1409 cP Terico

ERROR RELATIVO:Er = Er = Er

Conclusiones: Se pudo calcular la viscosidad del Etanol gracias al calculo que hicimos acerca de la viscosidad del agua, que fue nuestro liquido de referencia. Se aprendi a usar el viscosmetro Hoeppler.

I. Objetivo:

Determinar por medicin experimentalmente de las presiones correspondientes, la razn de la capacidad calorfica a P cte. Cp. a la capacidad calorfica a V cte. Cv, de un gas.


En general la capacidad calorfica C de un sistema se define:C = ............................... (7.1) - dQ: Cantidad diferencial (o infinitesimal) de calor suministrado al sistema. dT: Aumento diferencial de temperatura producido por dicho calor.

Por la 1ra Ley de la termodinmica:dQ = dE + dW................... (7.2)

- dE: Variacin diferencial de energa del sistema. dW: Cantidad diferencial de trabajo realizado por (o ejecutado sobre) el sistema.

Si el trabajo es del tipo presin-volumen y realizado en un proceso reversible (presin opositora p = presin impulsora P),dW = P dV........................ (7.3)

- dV: Volumen diferencial.

*Combinado (7.1), (7.2) y (7.3)C = dE + P dV.................. (7.4) dT

*A P constante. La ecuacin (7.4) puede escribirse:

Cp. = p + P p (7.5)

Por otro lado la entalpa H de un sistema se expresa: H = E + PV......................... (7.6)-De donde por derivacin con respecto a T, a P constante se obtiene:

P = P + PP ............. (7.7)

-Comparando (7.5) y (7.7)

Cp. = P....................... (7.8)La ecuacin (7.8) define a la capacidad calorfica a P, constante como la variacin parcial de la entalla del sistema con respecto a la temperatura a P constante.

Imponiendo la condicin de V constante en la ecuacin (7.4) sta se transforma a :Cv = V ................................. (7.9)La ecuacin (7.9) expresa que la capacidad calorfica a V constante es la variacin parcial de la energa interna del sistema con respecto a la temperatura a V constante.

De modo que la razn de capacidades calorficas del sistema resulta definido en la forma: = = .......................... (7.10)

*El presente experimento comprende las siguientes etapas:1 Suministro de gas al sistema estableciendo las condiciones iniciales de presin, volumen y temperatura, P1, V1 y T1.2 Expansin adiabtica de P1, V1 T1 a P2, V2 T2 (Pa: presin atmosfrica)3 Reequilibrio trmico a V constante (V2) de Pa T2 a P2 T1.

En base a las leyes de un proceso adiabtico reversible, para la etapa adiabtica, se puede escribir.

= /-1 ............................ (7.11)

Y para la etapa de reequilibrio trmico, a V constante.

Pa = T2 .................................................. (7.12) P2 T1

De la combinacin de (7.11) y (7.12), aplicando logaritmos naturales, se obtiene:

= ............................ (7.13)La ecuacin (7.13), permite el clculo de la razn de las capacidades calorficas , de un gas, midiendo experimentalmente la presin inicial P1, la presin atmosfrica Pa despus de la expansin adiabtica y la presin final P2, despus del reequilibrio trmico.

III. Materiales:

Gases: aire, argn, N2, etc. Deposito para expansin adiabtica (frasco de 25 mL) conteniendo grnulos de gel de slice(deshidratante). Manmetro de Ftalato de butilo o de Hg Frasco de seguridad para control de la entrada de gas al sistema Llave de vidrio o de metal(llave Hoffman) Termmetro Barmetro

IV. Procedimiento Experimental:En este experimento se va a determinar la razn , del aire. Se conecta el depsito de expansin adiabtica (el cual debe de estar aislado al manmetro de ftalato de butilo y a la entrada de gas). Despus de verificar que todas los cierres sean hermticos y que no haya fuga de gas, se procede a la alimentacin de cierta cantidad de aire al sistema (deposito), fijando las condiciones iniciales P1, V1 y T1 ; teniendo cuidado de no producir derrames de ftalato de butilo en el manmetro; se cierra despus la entrada con la llave Hoffman (o de vidrio).La presin interna en el sistema se determina en base a la diferencia de nivel de liquido en las dos ramas del manmetro. De modo que: Ptotal = Pmanomtrica + Pbaromtrica ........ (7.14)Se somete despus el gas a expansin adiabtica hasta presin atmosfrica (Pa), sacando instantneamente el tapn en la cabeza del depsito y colocndolo cuando el nivel de liquido en ambas ramas del manmetro sean aproximadamente iguales. Dejar que el gas alcance el equilibrio trmico; registrar nuevamente la diferencia de nivel de liquido en las ramas del manmetro y determinar la presin final. Repetir el procedimiento total de 4 a 6 veces anotando cuidadosamente los datos. Por razones de operacin es preferible usar el manmetro de ftalato de butilo.

V. Clculos, Resultados y Conclusiones:EXP.Thehih=he -hihehih=he - hiP=Pa + h'P=Pa + h'

CK(mm)(mm)hi(mm)hi'(mm)(mm)(mm)h(mm)h'(mm)Pa(mmHg)(mmHg)(mmHg)

12329666712054742.144.534.6997.6759801.1766.61.23

22329666911755242.45644.634.51017.768759801.456766.7681.23

3232966988960946.8445.233.81148.768759805.84767.7681.24

4232966929759545.76254534.11058.3824759804.7625767.38341.23

5232967206565550.377245.832.213610.46759809.3772769.461.27

6232967058262347.9245.733.312410.537759809.916769.5371.2

PROMEDIO1.26

Tabular detalladamente los datos. Transferir las diferencias de nivel registradas en el manmetro de Ftalato de butilo a las correspondientes del manmetro de Hg usando la siguiente relacin:hHg =Hf (7.15)- hHg: Diferencia de nivel en cm de Hg. Hf: Diferencia de nivel en ftalato de butilo. f: Densidad del ftalato de butilo (gr/cm3). Hg: Densidad del Hg (gr/cm3).* f = 1.046 gr/cm3 y * Hg= 13.6 gr/cm3De esta manera y de acuerdo a la ecuacin (7.14) se tendr para cada determinacin:

P1 = h1 + PbP2 = h2 + Pb

P1 y P2 son los valores en la ecuacin (7.13)

=

La presin atmosfrica Pa se registra tambin para cada determinacin, en el barmetro, es decir:Pa = Pb

Desarrollo:

Utilizando las ecuaciones (7.15) , (7.14) y finalmente (7.13) obtenemos los siguientes resultados:

= 1.26 Practico

Coeficiente de dilatacin adiabtica para diferentes gases[1] [2]

TGasTGasTGas

181C

H21,597200CAireseco1,39820CNO1,40

76C1,453400C1,39320CN2O1,31

20C1,411000C1,365181CN21,47

100C1,4042000C1,08815C1,404

400C1,3870C

CO21,31020CCl21,34

1000C1,35820C1,30115CCH41,41

2000C1,318100C1,28174C1,35

20CHe1,66400C1,23520C1,32

20CH2O1,331000C1,19515CNH31,310

100C1,32420CCO1,4019CNe1,64

200C1,310181C

O21,4519CXe1,66

180CAr1,7676C1,41519CKr1,68

20C1,6720C1,4015CSO21,29

0CAireseco1,403100C1,399360CHg1,67

20C1,40200C1,39715CC2H61,22

100C1,401400C1,39416CC3H81,13

Con los datos de la tabla hallamos la razn del airea 23C por interpolacin:

Resolviendo: Y = 1.4000375

= 1.4000375 Terico

Error Relativo:Er =

Er = Er = 10 %

Observacin: Datos tomados en equilibrio.

NOTA: Por algn error de manipulacin de los instrumentos de laboratorio hemos tomado el promedio de las constantes del experimento 3 y 5 para obtener un resultado ms preciso. El valor obtenido en el laboratorio no se aproximo mucho al valor dado en tablas. Con estos dos datos (la razn terica y la prctica) hemos obtenido un error relativo del 10% el cual es mucho de lo esperado y esto se debi a algn error en la manipulacin de los instrumentos.

Conclusin:

Podemos concluir en que aprendimos a calcular la razn de capacidades calorficas del aire, a P y V constante.

I. Objetivo:

Determinar en base a mediciones experimentales el Calor de Combustin de una sustancia (orgnica), usando para tal fin el calormetro Parr con bomba de oxigeno.


El calor de combustin estndar de una sustancia se define como el cambio de entalpia H que acompaa a la reaccin de dicha sustancia con el O2 gaseoso. En la forma mas simple de la reaccin, si la muestra es compuesto orgnico que contiene solo Carbono, Hidrogeno y Oxigeno. Los productos son dixido de carbono y agua de acuerdo a la siguiente reaccin estequiometria,CaHbOc (s) + (a+b/4 c/2) O2 (g) aCO2 (g) + b/2 H2O (l)

Las reacciones en la bomba se llevan a cabo en condiciones adiabticas y a volumen constante, resultando el estado final a temperatura ms alta que la del estado inicial. Para referir la reaccin a condiciones isotrmicas, por ejemplo a la temperatura inicial de los reactivos se puede considerar adicionalmente un proceso de enfriamiento de los productos. De modo que el proceso total se pueda formular comprendiendo dos etapas: la etapa Adiabtica (reaccin I) y la etapa de enfriamiento de los productos (reaccin II), como se indica a continuacin:CaHbOc (T1) + (a+b/4 c/2) O2 (T1) aCO2 (T2) + b/2 H2O (T2). (I)

aCO2 (T2) + b/2 H2O (T2) aCO2 (T1) + b/2 H2O (T1). (II)

T2>T1

Una representacin esquemtica del proceso total incluyendo los estados estndar se muestra en la fig.8.1 Como la reaccin se lleva acabo a V constante en la bomba de oxigeno, lo que inmediatamente se determina es la variacin de energa interna de la reaccin, o calor de reaccin a volumen constante, qv. Por lo que refirindose a condiciones isotrmicas y de acuerdo al esquema de la fig. 8.1, el calor de reaccin a V constante, se expresa:ET1 = Ea + Ee... (8.1)- Ea: variacin de energa interna en la etapa adiabtica. Ee: variacin de energa interna en la etapa de enfriamiento de los productos. Para la etapa adiabtica, por la 1era ley de la Termodinmica y considerando que el trabajo W slo puede estar restringido a trabajo tipo P-V, se puede escribir:Ea = Qa PV. (8.2)Pero Qa= 0 (proceso adiabtico), V= 0 (volumen constante).Ea = 0. (8.3)Combinando (8.1) y (8.3)ET1 = Ee. (8.4) Para la etapa de enfriamiento se puede formular:Ee = [a Cvco2 + b/2 CvH2O + Cv (S)] (T1 T2). (8.5)-Cv: capacidad calorfica a V constante. S: se refiere al sistema.

Denominando:a Cvco2 + b/2 CvH2O

(8.6). C= Cv (S) +

Combinando (8.5) y (8.6), resulta:

Ee = C (T1 T2). (8.7)

- C: Equivalente de energa o constante calrica del calormetro (involucra al sistema y productos).De la combinacin de (8.4) y (8.7) se obtiene,ET1 = C (T1 T2). (8.8)

La elevacin de temperatura (T2 T1), consecuencia de la reaccin llevada a cabo adiabticamente, para usarla en la ecuacin (8.8), por efectos operacionales del experimento debe corregirse; como se har oportunamente.

De acuerdo a la ecuacin (8.8), para calcular ET1, de una sustancia debe conocerse previamente C, esta puede determinarse efectuando la combustin de la misma bomba calorimtrica de una substancia orgnica cuyo valor de ET1 se conozca, por ejemplo el acido benzoico. El calor de reaccin a P constante, ET1 puede determinarse aplicando:HT1 = ET1 + n R T1........ (8.9)- n: Diferencia del nmero de moles entre productos y reactivos solamente para las sustancias gaseosas, la cual puede calcularse de la estequiometria de la reaccin.

Admitir que usando acido benzoico se calcula C, siendo este valido para otro compuesto o substancia, se est cometiendo algn error, puesto que la combustin del acido benzoico puede no producir el mismo nmero de moles de CO2 y H2O que otra muestra. Sin embargo este error es pequeo, dado que generalmente solo se usa de 1 a 1.5gr de muestra, mientras que el peso del calormetro es cerca de 2500 gr, por lo que Cv (S) en la ecuacin (8.6) es predominante. Estos pequeos errores son aceptables en experimentos de laboratorio, pero se debe saber cmo se corrigen para trabajos de alta precisin.

Para comparar los HT de los diferentes compuestos (materiales), estos deben estar referidos a condiciones estndar (1 atm, 25C generalmente). Las correcciones a este respecto slo son necesarias para trabajo de alta precisin tal como el reportado en la literatura. Para trabajo de baja precisin, los errores que se hayan cometido al no hacer tales correcciones son tolerables. La justificacin de no corregir al estado estndar se basa en :1 Los cambios de entalpia debido a los cambios de fase son pequeos comparados con aquellos debido a reacciones qumicas.2 Los cambios de entalpia debido a los cambios de presin son tambin pequeos, por ejemplo las comprensibilidades de fases condensadas so pequeas, y si se invoca idealidad de gases los cambios de entalpia debido a cambios de presin a T constante son nulas.

Productos a:P2T2

Etapa Adiabtica: Ha HEa

HeEe

Reactivos a:P1T1

Productos a:P2T1H T1E T1

Fig. 8.1. Representacin de la combustin adiabtica de una substancia seguida de enfriamiento de los productos; y condiciones estndar de reactivos y productos a la temperatura de los reactivos.Productos a estado estndar y temperatura T1

Reactivos ha estado estndar y temperatura T1

H T1E T1

III. Materiales:

Muestras examen: acido benzoico, antraceno, naftaleno. Prensa Hidrulica con moldes de muestra (para su obtencin en forma de pastilla para mejor combustin) Cilindro de oxigeno comprimido con sistema de llenado de oxigeno a la bomba. Calormetro Parr (tipo bomba de oxigeno) Bomba para combustin de material con oxigeno Alambre de ignicin (aleacin Cr-Ni) produciendo 2.3 cal/cm o 1,400 cal/gr Calormetro con cantidad conocida de agua (aprox. 2L de agua) Termmetro Agitador.

IV. Esquema del Experimento: Fig.1. Calormetro Parr.

V. Procedimiento Experimental:

Si la muestra es solida sta se prepara en forma de pastilla en la prensa hidrulica con un peso de aproximadamente 0.9 a 1.1 gr. Se adiciona a la bomba previamente limpia 1 mL de agua destilada (para atrapar vapores de HNO3 que pudieran formarse debido a impurezas de N2 en el oxigeno). Se coloca la tapa a la bomba conteniendo los electrodos a los cuales va instalado el alambre de ignicin (10cm) y la capsula o crisol conteniendo la muestra examen segn normas establecidas (dada por el fabricante).

Se procede al llenado de oxigeno a la bomba (la bomba en la abrazadera de seguridad) usando el sistema de llenado adherido al cilindro de oxigeno con las debidas precauciones. La presin de llenado oscila entre 25atm a 35 atm, promedio 30atm (26 a 27 atm buenos resultados para el acido benzoico). La bomba llenada se coloca dentro del calormetro conteniendo 2,000 mL de agua destilada a temperatura de 4.5 a 5F por debajo de la temperatura de la chaqueta, la razn es cuando aumente la temperatura su temperatura final alcance la del ambiente. No debe producirse fugas de oxigeno, lo cual se verifica por la ausencia de burbujas mviles. Se coloca la tapa de la chaqueta con el termmetro y el agitador en sus lugares respectivos. Se conectan los electrodos de la bomba a la unidad de ignicin, la cual est conectada al transformador y este al tomacorriente de 220V.

Se pone en marcha el motor del agitador para proveer de agitacin al bao de agua. Anotar la temperatura cada minuto durante 5 minutos (periodo de agitacin inicial), al 6to minuto anotar la temperatura e inmediatamente cerrar el circuito de ignicin, el paso de corriente se verifica por la luz piloto de color roja en la unidad de ignicin la cual desaparece cuando se quema el alambre de ignicin en la bomba, a partir de este instante se inicia el periodo de reaccin y entonces tomar nota de la temperatura cada 15 segundos. Cuando la temperatura es aproximadamente constante anotar lecturas de temperatura cada minuto durante 5 minutos (periodo de agitacin final). Para el motor de agitacin, levantar la tapa de la chaqueta y sacar la bomba del recipiente del calormetro al soporte de llenado (abrazadera) y abrir la vlvula de escape de oxigeno.

Se destapa la bomba (destornillado a la izquierda), lavndose su interior (electrodos, alambre de ignicin, capsula, paredes internas) con agua destilada; las porciones de lavado se recolectan en un matraz para su titulacin (para determinar acido ntrico, azufre, etc.). De los electrodos se desconecta el fusible no quemado y se mide o se pesa. La solucin de lavado se titula con solucin 0.0725 N de Na2CO3 colocada en la bureta. Usar como indicador anaranjado de metilo 2 gotas en el matraz de titulacin. Si es posible proveerse de agitacin magntica. El punto de equivalencia se verifica por el viraje de incoloro a amarillo oscuro.

VI. Clculos, Resultados y Conclusiones:

Fig.8.2. Grafica de Temperatura vs. Tiempo debido a la combustin de una substancia.

Trazar una grafica de Temperatura T vs. Tiempo t. Se obtendr una curva como se muestra en el grafico 8.2.

El incremento de temperatura corregido Tcorr se determina aplicando:Tcorr = (Tc Ta) r1 (b a) r2 (c-b). (8.10)

-a: tiempo transcurrido hasta el encendido. b: tiempo transcurrido hasta cuando el incremento de temperatura T alcanza el 60% del incremento total [T = 60% de (Tc Ta)]. c: tiempo hasta el incremento total de temperatura.- Ta: temperatura al tiempo de encendido.- Tc: temperatura al tiempo c.- r1: velocidad (F/min) de aumento de temperatura en el periodo de agitacin inicial.- r2: velocidad (F/min) de aumento de temperatura en el periodo de agitacin final (si en este periodo la temperatura en vez de aumentar disminuye el trmino r2 (c-b) en la ecuacin (8.10) debe de sumarse.

La constante calrica del calormetro se determina ahora aplicando:

C = .... (8.11)

-E: Calor de combustin de la muestra patrn (acido benzoico) en cal/gr. m: masa de la muestra en gr. C1: correccin por calor de formacin de acido de ntrico, en cal. C2: la correccin por calor de combustin de fusible, en cal.

Conocida la constante calrica del calormetro, usar nuevamente la ecuacin (8.11) para el calculo del calor de combustin de cualquier otra substancia con los datos experimentales correspondientes.

Discutir el resultado del calor de combustin comparndolo con el dado en la literatura a las mismas condiciones (condiciones estndar), determinado el porcentaje de error.

Desarrollo:

TIEMPO(min)TEMPERATURA(F)TIEMPO(min)TEMPERATURA(f)

068,77,7572,35

168,75872,55

268,88,2572,75

368,88,572,8

4 68,828,7572,95

568,85973,1

668,859,2573,2

6,2569,210,2573,25

6,569,5511,2573,4

6,7570,4 12,25 73,5

771,413,2573,55

7,2571,814,2573,55

7,572,1

Temperatura ambiente = 73.6F Bajamos la temperaturas a = 68.3F Peso de Ac. Benzoico = 0.9913 gr.Ta = 68.85 a = 6Tb = 71.4 b = 7Tc = 73.25 c = 10.25r1 = r2 = Usando la ecuacin (8.10):

CH3COOph + O2----------------------------> CO2 + H2OCH3COO C6H5---------------------> 17C6H5COOH + --------------------------> 7CO2 + 3H2O n= 7- = -0.5 68.3F = 9/5Tc + 32Tc = 20.17.T1 = 293.17KHF C6H5COOH = -771200 cal/molH H2O(li) = -68320H CO2 = -94.05H = 3(-68320) + 7(-94050) + 771200H= -92110 cal/molE= H - nRT1ET1= -92110 (-0.5((1.987)(293.17)ET1= -91818.74 cal/mol ACIDO BENZOICO

De la ecuacin (8.11)

C= C=-22027,46

DATOS EXPERIMENTALES PARA LA SACAROSA

DATOS EXPERIMENTALES: M sacarosa = 0.9948 g T liquido= -5.44 T ambiente= 24Fta= 6 mintb= 6.75 mintc= 10.5 mta= 360 stb= 405 s tc= 630 s Volumen Gastado: Na2CO3 (Ca)5.9 cal = C2 C1 = 10.0 5.6 = 4.4 cm x 2.3 C1 = 10.12 cal Na2CO3 = 0.0725 N Velocidad:R1 = R1=R2.Tb= 72.2Ta = 70.38Tc = 73.42a= 6 minb= 6.45 minc= 10.5 minR2 = ......___________________(*)

Remplazando el valor C obtenido del Acido Benzoico en la ecuacin (*).)

Conclusin:

Se determino el Calor de Combustin de la Sacarosa, haciendo uso del Calormetro Parr; no obstante, para ello se tomo en cuenta la mayor precisin necesaria para lograr un buen resultado.

I. Objetivos:

Determinar en base a las mediciones experimentales correspondientes la constante de equilibrio de una reaccin qumica en fase liquida. Se considera para el experimento la esterificacin de acido actico.


A presin y temperatura dadas para una reaccin del tipo:A + B + C + D + La constante de equilibrio qumico, K, en el sentido de formacin de los productos C, D, etc., se expresa:K = a C a D . (10.1) aA aB-a A, aB, aC, aD: Actividades de las especies qumicas del sistema reaccionante. , , , : Coeficientes estequiometricos.

Para una mezcla reaccionante en fase liquida:ai = i Ci (10.2)- i: Coeficiente de actividad. Ci: Concentracin del componente i.

Si la reaccin se lleva a cabo en fase liquida y a condiciones ideales, is =1, as la ecuacin (10.1) se transforma: Kc = C C C D . (10.3) CA CB-Kc: La constante de equilibrio basada en las concentraciones; CA, CB, CC, CD, etc., son las concentraciones de las especies qumicas despus de alcanzar el equilibrio de la reaccin.

La constante de equilibrio se relaciona con la temperatura en la forma:d Ln K = . (10.4)la cual integrando con constante de integracin considerando constante H, resulta:Ln K = - + c. (10.5)-H: Calor molar de reaccin estndar a P constante.-T: la temperatura absoluta. c: constante de integracin. Analizando la ecuacin (10.5), si la reaccin es exotrmica al aumentar la temperatura la constante de equilibrio K disminuye, y viceversa. Si la reaccin es endotrmica al aumentar la temperatura K aumenta, y viceversa.

La esterificacin del acido actico (HAc) en la fase liquida cuando se lleva a cabo a temperatura ambiente, es una reaccin lenta y en estas condiciones se comporta como un sistema ideal, por lo que la constante de equilibrio puede determinarse usando la ecuacin (10.3). La reaccin tiene lugar en presencia de un catalizador que es el HCl 3N, y para esta reaccin H = 0, por consiguiente Kc es constante con la temperatura. El catalizador reduce el tiempo para alcanzar el equilibrio, sin embargo altera el valor de la constante de equilibrio en soluciones acidas acuosas Kc > 4.

III. Materiales:

Acido actico Etanol H2OD Acetato de etilo HCl 3N NaOH 0.5N Fenolftalena 10 frascos de vidrio tapa esmerilada Buretas Pipetas Vasos de precipitacin Equipo de agitacin magntica soporte Pinzas.


Fig.1. Muestra las 10 mezclas realizadas, antes de la titulacin.

V. Procedimiento Experimental:En los frascos de vidrio de tapa esmerilada previamente limpios, y usando el equipo respectivo preparar las siguientes mezclas (10mL c/u):

MEZCLA

HAc (mL) C2H5OH (mL) HCl 3N (mL) H2O (mL) CH3COOC2H5 (mL) NaOH (mL)

155 86.5

2523 75.5

3532 66.0

4145 52.4

5235 74.1

6325 107.9

7415 156.3

8154 89.9

9154 75.4

10154 75.3

Taponar bien dichos frascos y dejar reposar por el lapso de 1 semana. Determinar la acidez en cada mezcla titulando con NaOH 0.5 N usando fenolftalena como indicador.

VI. Clculos, Resultados y conclusiones:

Datos Experimentales: ACIDO ACETICO (HAc)

Densidad (gr/mL) PF (gr/mol)

1.05 60.1

ACIDO CLORHIDRICO (HCl 3N)


1.006 36.45

Etanol (E)


0.789 46.10

ACETATO DE ETILO(AcE)


0.90 88.1

HIDROXIDO DE SODIO (NaOH 0.5 N)

PF (gr/mol)

40.0

Desarrollo:

Caso #01: n HCl = M* V n HCl = (3) (0.005L) n HCl = 0.015 moles W HCl = (n) (PF) W HCl = (0.015) (36.45) W HCl = 0.5467 g W HCl + H20 = *V W HCl + H20 = (1,006 g/ml) (5ml) W HCl + H20 = 5.03 g W H20 = 5.03 0.54675 = = 0.249 mol n AcE = = *= = 0.051

# miliq de HCl + # miliq de CH3COOH = # miliq de NaOH

15 + mili mol de CH3COOH = (0.5) (86.5)

mili mol de CH3COOH = 28.25 milimol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H20 0 0 0 .051 0.249 0.02825 0.02825 -0.02825 -0.02825

0.02825 0.02825 0.02275 0.22075

Kc =

Kc = 6.29

Caso #02:

n H20 en el HCl 3 N = 0.249 mol n H20 aadido = = 0.111 mol n H20 total = 0.36 mol n AcE = (0.9)(3)/(88.1) = 0.0306 mol


15 + mili mol de CH3COOH = (0.5) (77.5)

mili mol de CH3COOH = 23.75 mili mol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H20 0 0 0.0306 0.360 0.02375 0.02375 - 0.02375 - 0.02375

0.02375 0.02375 0.006850.33625

Kc = Kc = 4.08

Caso #03:

W HCl = (n) (PF) (V) = (3) (5 ml) (36.45) = 0.54675 W HCl + H20 = *V = (1,006 g/ml) (5ml) = 5.03 g W H20 = 5.03 0.54675 = 4.48325 g. n H20 = = 0.249 mol W H20 aadido = () (V) = (1g/ml) (3ml) = 3 g n H20 aadido = = 0.1666 mol n H20 total = 0.249 + 0.1666 = 0.415 mol nAcE = = = 0.0204 mol


15 + mili mol de CH3COOH = (0.5) (66)

mili mol de CH3COOH = 18 mili mol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H20 0 0 0.0204 0.415 0.018 0.018 -0.018 -0.018

0.018 0.018 0.0024 0.397

Kc = Kc = 2.94

Caso #04:

nE = = = 0.06846 mol nAcE= = 0.0175 mol

# miliq de HCl + # miliq de CH3COOH = # miliq de NaOH(3)(5 ml) + # miliq de CH3COOH = (52.3) (0.5)# miliq de CH3COOH = 11.15

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H20 0.0175 0.06846 0 0.249 -0.006350 -0.00635 0.00635 0.00635

0.01115 0.06211 0.00635 0.25535

Kc = Kc = 2.34

Caso #05:

n HCl = 0.015 mol n H20 = 0.249 mol nHAc = = = 0.035 mol nE = = = 0.0515 mol


y 15 = (0.5)(74.1)

y = 22.05 milimol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H200.035 0.0515 0 0.249 -0.01295 -0.01295 0.01295 0.01295

0.02205 0.03855 0.01295 0.26195

Kc = Kc = 3.99

Caso #06:

nHAc = = = 0.0525 mol nE = = = 0.0343 mol n H20 = 0.249 mol n HCl = 0.015 mol


15 + y = (0.5) (107.9)

y = 38.95 = 0.03895 mol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H200.0525 0.0343 0 0.249-0.01355 -0.01355 0.01355 0.01355

0.03895 0.02075 0.01355 0.26255

Kc = Kc = 4.4

Caso #08: nHAc= = = 0.0175 mol n HCl = 0.015 mol


15 + y = (0.5)(89.9)

y = 29.95 x 10-3 = 0.02995 mol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H200.0175 0 0.249 0.2490.0125 0.0125 -0.0125 -0.0125

0.02995 0.02075 0.2365 0.0284

Kc = Kc = 10.81

Caso #09:

n H20 = 0.249 mol nE = = = 0.0172 mol nAcE = ) = = 0.0409 mol n HCl = 0.015 # miliq de HCl + # miliq de CH3COOH = # miliq de NaOH

15 + y = (0.5) (75.4)

y = 22.700 x 10-3 = 0.0227 mol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H200 0.0172 0.0409 0.2490.0227 0.0227 -0.0227 -0.0227

0.0227 0.0399 0.0182 0.2263

Kc = Kc = 4.45

Caso #10:

n H20 = 0.249 mol nE = = = 0.0172 mol nAcE = ) = = 0.0409 mol n HCl = 0.015


15 + y = (0.5) (75.4)

y = 22.700 x 10-3 = 0.0227 mol

CH3COOH + C2H5OH CH3COO C2H5 + H200 0.0172 0.0409 0.2490.0227 0.0227 -0.0227 -0.0227

0.0227 0.0399 0.0182 0.2263

Kc = Kc = 4.45

Conclusin: La eficiencia de formacin de productos en una Reaccin en equilibrio (reversible) es gracias a las Leyes de Le Chatelier, quien nos propone diversas situaciones para la formacin o no de productos en una Reaccin en Equilibrio.

Hoja1TIEMPO (min)TEMPERATURA(F)TIEMPO(min)TEMPERATURA(F)070.316573.25170.3518073.3270.3519573.35370.3521073.38470.3522573.38570.3524073.4670.3825573.411571.427073.423071.828573.454572.230073.456072.531573.457572.633073.459072.834573.4510572.936073.4512073.137573.4513573.139073.4515073.2

Hoja2

Hoja3

Frank 270394

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