Densidad De Un Gas

OBJETIVOS
Producir dióxido de carbono por reacción del bicarbonato de sodio con ácido clorhídrico.
Determinar la densidad del dióxido de carbono en las condiciones en las que se desarrolla el experimento.
INTRODUCCION
La densidad (ρ) es una propiedad intensiva que se define como la masa por unidad de volumen y puede expresarse en kg/m³, g/L.
ρ=masa/volumen=m/v
Para los gases o vapores quese comportan idealmente, su densidad se puede calcular a partir de la ecuación de gas ideal:
ρV= nRT si n= (m/PM) entonces ρV= mRT/PM, arreglando términos m/V= ρ PM/RT o
ρ=p∙PM/R∙T
Donde
ρ= Densidad del gas en g/m³
p= presión en gas en Pa
PM= peso molecular del gas en g/mol
R= constante universal= 8,314 Pa∙m³/mol∙K
T= temperatura del gas en unidades kelvin
La densidad del gas esta enproporción directa a la presión y en proporción inversa a su temperatura.
Como un mol de cualquier gas ocupa 0,0224 m³ (22,4L) a 1,01325x〖10〗^5 Pa (1 atm) y 273,15 K (0°C) es posible calcular la densidad de cualquier gas en estas condiciones (CNPT).
Tabla No.1 Densidad (ρ) de algunos gases CNPT
Gas 1 mol= PM en gramos Volumen en litros ρ=m/V en g/L
H₂ 2 22,4 0,089
NH₃ 17 22,4 0,759
O₂ 3222,4 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 la relación
(ρ₁)/(ρ₂)=(p₁T₂)/(p₂T₁)
En esta práctica se genera dióxido de carbono por medio de la reacción entre el bicarbonato de sodio y el acido clorhídrico NaHC0₃ (s) + HCl (ac) →NaCl + H₂O (l) + CO₂ (g) y por desplazamiento de agua.
La densidad del gas se determinapor dos procedimientos: a) de manera directa por la relación ρ=m/V y b) de manera indirecta por la relación ρ=pPM/RT
La ley de Dalton se ve aplicada en este 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 humedi y es necesario conocer la presiónde vapor que ejerce al agua en estas condiciones.
Tabla No. 2. Presión de vapor del agua a diferentes temperaturas.
t en °C 17 18 19 20 21 22 23 24 25
p en mmHg 14,53 15,48 16,48 17,53 18,65 19,83 21,07 22,38 23,76

MATERIAL Y EQUIPO
REACTIVOS
1 vidrio de reloj Ácido clorhídrico 1M (en frasco gotero)
1 soporte de hierro con anillo y tela de asbesto Tableta efervescente (que contengabicarbonato de sodio)
1 pinza de tres dedos Agua de la llave
1 espátula chica Disolución de hidróxido de sodio 1M
1 balanza electrónica con precisión de 0,01 g Indicador de fenolftaleína o papel pH
1 bureta para gases de 100 ml
1 matraz de dos bocas con dos tapones de hule y tubería de latex
1 vaso de precipitados de 2L
1 probeta corta (60 ml)
1 termómetro (-10 a 100°C)
1 vaso deprecipitados de 250 ml



DESARROLLO EXPERIMENTAL
Llene en el vaso de precipitados con agua de la llave, poco antes del borde
Introduzca la bureta para gases de tal manera que se llene con 70-72 mL de agua. Anote ese dato.
Prepare el matraz de dos bocas soportado sobre un anillo y tela de asbesto, sujetado al soporte con la pinza de tres dedos.
Conecte la bureta al matraz con tapón ytubería de látex. Nota: no coloque el segundo tapón al matraz.
Prepare 20 mL de ácido clorhídrico (HCL) 1M en una probeta corta o en un frasco gotero y adiciónelos al matraz de dos bocas.
Pese sobre el vidrio de reloj, un trozo pequeño de tableta efervescente de 0.20 a 0.24g.
Agregue el trozo de tableta al matraz y tape inmediatamente con el tapón de hule.
Mantenga la bureta para gases enposición vertical, de tal manera que el nivel de agua en su interior coincida con el nivel de agua en el vaso exterior, evitando así el factor por presión hidrostática
Una vez terminada la reacción, lea el volumen ocupado por el gas y determine el volumen debido únicamente al desplazamiento por efecto de la reacción. Anote ese dato.
Registre la temperatura en el agua.
Repita dos veces más todo...