Desplazamiento De Gas Sobre Agua

Universidad de Santiago de Chile, Facultad de Química y Biología

Desplazamiento de gas
sobre agua

Laboratorio N°04

Integrantes:

Ejecución: 23 de Octubre de 2012
Entrega: 6 de Noviembre de 2012
Profesor:

Ingeniería Civil, Departamento de Ingeniería en Minas
Objetivos

El objetivo de este laboratorio es determinar el volumen del gas contenido dentro de un encendedormediante un experimento sencillo utilizando una probeta llena con agua. Hallado este valor, se busca lograr cuantificar el peso molecular de dicho gas para poder interpretar su valor y compararlo con la cifra real.

Introducción Teórica

Todos los gases poseen una presión en particular, y para poder cuantificar estos valores es necesario utilizar el método de desplazamiento de aguas. Método por élcual un gas se libera abriéndose paso por medio de la columna de agua, humedeciendo el gas y aumentando su presión, por ende se debe descontar el aumento de presión de la cantidad total, y así obtener la presión del gas seco. Para esto debemos conocer la presión de vapor de agua a la temperatura en que se trabaja, dato que se encuentra tabulado.
Si la columna de agua en el tubo colector posee elmismo nivel que la columna de agua en la cubeta, se interpreta que la diferencias de presiones se relacionan en la siguiente ecuación:

Pgas+Pvapor de agua=Patm

En caso contrario, se debe considerar el desnivel entre la columna de agua y el nivel de la cubeta con agua, considerando este desnivel en la ecuación y siendo expresada en mmHg, por lo tanto, la ecuación queda de la forma:Pgas+Pvapor de agua+Pcolumna de agua=Patm

Donde: Pcolumna de agua=hagua·daguadHg ; hagua=altura columna de agua
dagua=densidad agua
dHg=densidad mercurio

Además, este gas a presiones cercanas a la presión atmosférica y temperaturas alejadas de su punto deebullición se comporta en forma similar a un gas ideal, por lo que podemos estudiarlo utilizando la ecuación de estado de los gases ideales:

P·V=n·R·T y n= m/M

Donde P es la presión absoluta del gas, V el volumen, n el número de moles, R la constante universal de los gases, T la temperatura absoluta, m la masa del gas y M la masa molecular delgas

Finalmente, despejando M, queda la siguiente ecuación, con la que podemos determinar la masa molar del gas:

M=m∙R∙TP∙V (1)

Equipos y reactivos
Utilizamos para las mediciones una probeta de 250 ml graduada cada 2 ml, una balanza analítica con una sensibilidad de 0.01 g y un encendedor como fuente de butano. Los datos de temperatura y presión atmosférica sonobtenidos a través de un termómetro y entregado por el profesor respectivamente.

Desarrollo experimental.

Llenamos la probeta con agua y la colocamos invertida dentro de la cubeta con agua, verificando que en el interior de la probeta no queden burbujas de aire.
Se masa el encendedor antes de utilizar y una vez armado el dispositivo, se lo ubica en la parte inferior de la probeta dejando salirel gas dentro de la misma, tal como se aprecia en la figura 1.

Fig 1: Montaje del experimento.

Se mide el volumen de agua desplazada por el gas, teniendo cuidado de que el nivel de agua de la probeta coincida con el del recipiente exterior, para asegurarnos que la presión dentro de ella sea la misma que la atmosférica. Obteniendo así, el dato del volumen del gas (V).
Posteriormente seintroduce el encendedor en etanol, se seca y lo volvemos a masar, para que por diferencia podamos calcular la masa de gas liberado dentro de la probeta:

mgas=m1-m2 (2)

Donde mgas es la diferencia de masa del encendedor lleno (m1) y luego de liberar el gas (m2).
Luego se determina la presión del gas mediante:

Pgas=Patm-PH2O (3)

Siendo PH2O la presión de vapor del agua a la temperatura...