Densidad De Un Gas (Upiicsa)

OBJETIVOS:
1. Producir dióxido de carbono por reacción del bicarbonato de sodio como ácido clorhídrico.
2. Determinar la densidad del dióxido de carbono en las condiciones en las que se desarrolla el experimento.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA:
En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. Seexpresa como la masa de un cuerpo dividida por el volumen que ocupa.
La densidad (ƿ) es una propiedad intensiva que se define como la masa por la unidad de volumen y puede expresarse en kg/mᶟ. g/cmᶟ. g/L.
Ƿ=masa/volumen= m/v
Para los gases o vapores que se comportan idealmente, su densidad se puede calcular a partir de la ecuación de gas ideal:
pV=nRT si n=(m/PM) entonces pV=mRT/PM,arreglando términos m/V=pPM/RT o
ƿ=p(PM)/RT
donde ƿ=densidad del gas en g/mᶟ.
p=presión del gas en Pa.
PM=peso molecular del gas en g/mol.
R=constante universal= 8.314 Pa(mᶟ)/mol(K)
T=temperatura del gas en unidades kelvin
La densidad del gas está en proporción directa a la presión y en proporción inversa a su temperatura.
Como un mol de cualquier gas ocupa 0.0224mᶟ (22.4L) a 1.01325x10⁵Pa (1atm) y 273.15 K(0°C) es posible calcular la densidad de cualquier gas en estas condiciones (CNPT). Ver tabla No.1.
Tabla No. 1 Densidad (ƿ) de algunos gases a CNTP
Gas 1mol=PM en gramos Volumen en litros Ƿ=m/V en g/L
H₂ 2 22.4 0.089
NH₃ 17 22.4 0.759
O₂ 32 22.4 1.428
CO₂ 44 22.4 1.964
Si se desea transformar el dato obtenido a otras condiciones de p y T será necesario establecer larelación:
ƿ₁/ƿ₂= p₁T₂/p₂T₁

En esta practica se genera dióxido de carbono por medio de la reacción entre el bicarbonato de sodio y el ácido clorhídrico NaHCH₃(s) + HCl (ac) NaCl + H₂O (I) + CO₂(g) y por desplazamiento del agua.
La densidad del gas se denomina por procedimientos: a) de manera directa por la relación ƿ=m/V y b) la manera indirecta por ƿ=pPM/RT.
La ley de Dalton se ve aplicada eneste experimento porque se establece el hecho de que la presión total en una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales.
Cuando un gas se recibe al pasar por agua, se considera que esta húmedo y es necesario conocer la presión del vapor que ejerce al agua en estas condiciones. Ver tabla No. 2
T en (°C) 0 10 20 21 22 23 24 25 30 40 60 80 100
P (mmHG) 4.58 9.21 17.5 18.65 19.8221.07 22.37 23.76 31.82 55.32 149.38 355.1 760

MATERIAL Y EQUIPO:
- 1 vidrio de reloj
- 1 soporte de hierro con anillo y tela de asbesto
- 1 pinza de tres dedos
- 1 espátula chica
- 1 balanza electrónica con precisión de 0.01 g
- 1 bureta para gases de 100 Ml
- 1 matraz de dos bocas con dos tapones de hule y tubería de látex.
- 1 vaso de precipitados de 2L
- 1 varilla de vidrio comoagitador
- Ácido clorhídrico 1M (en frasco gotero)
- Tableta efervescente (que contenga bicarbonato de sodio)
- Agua
- Disolución de hidróxido de sodio 1M.


DESARROLLO:
Procedimiento:
1. Llenamos el vaso de precipitados con agua, poco antes del borde

2. Introducimos la bureta para gases de tal manera que lleno hasta 72mL de agua.
3. Preparamos el matraz de dos bocas soportado sobreun anillo y tela de asbesto, sujetado al soporte con la pinza de tres dedos.
Imagen 2. Sistema de experimento
4. Conectamos la bureta al matraz con tapón y tubería látex. Nota: no colocamos el segundo tapón al matraz.

5. Se prepararon 20 mL de ácido clorhídrico (HCl) 1 M en una probeta corta y los adicionamos al matraz de dos bocas.
6. Pesamos sobre el vidrio de reloj, un trozo pequeño detableta efervescente de 0.20g
7. Agregamos los 0.20 g de la tableta efervescente y la tapamos inmediatamente imagen 4. Efecto causado por tableta
8. Mantuvimos la bureta para gases en posición vertical, haciendo que el nivel de agua en su interior coincidiera con el nivel del agua del baso exterior, evitando así el factor de presión hidrostática.
Imagen 5. Nivelación para evitar presión...