Determinacion de la constante universal de los gases (practica de termodinamica 4 FQ)


DETERMINACIÓN DE LA
CONSTANTE UNIVERSAL
DE LOS GASES R
Práctica #4
Objetivo.
Determinar experimentalmente la constante universal de los gases R y el volumen molar del hidrógeno.
Material.
1 Tubo de desprendimiento.
1 Jeringa de 3 mL con aguja
1 Tapón de #0
2 Mangueras de látex (aprox. 50 cm)
1 Bureta de 50 mL sin llave
1 Termómetro (0.1 °C)
1 Embudo de vidrio
2 Pinzas parabureta
1 Pinza de tres dedos
3 soportes universales
1 Pipeta Pasteur
1 Tapón de #000
1 Vaso de pp de 250 mL
1 Vidrio de reloj
Balanza digital

Reactivos.
Ácido Clorhídrico 3 M (5 mL)
Magnesio en tiras (3 aprox. 4 cm c/u)
Acetona o etanol




Resumen
LECTURA OBLIGATORIA
Jensen, William B. The Universal Gas Constant R. J. Chem. Educ. 2003, 80, 731.
Esta lectura trata de lahistoria del origen de la constante universal de los gases “R”. Nos cuenta que la primera persona en usarla letra R fue el ingeniero francés Benoit-Paul Émile Clapeyron, quien combino la ley de Robert Boyle (volumen-presión) y ley de Gay-Lussac (volumen-temperatura) en una sola ecuación, de las memorias del ciclo de Carnot la cual era: Pv=R(267+t).
Después llegó Henri Victor Regnault, quien retomo laconstante dentro de los paréntesis y reescribió la ecuación: Pv=R(273+t). Donde nos decía que “t” era la temperatura en grados centígrados.
En 1850 llega el físico alemán, Rudolf Clausius, quien utilizó los datos experimentales de Regnault y simplifico la ecuación sustituyendo la temperatura absoluta en lugar de (273 + t): Pv=RT
Clausius no cuestiono lo que Clapeyron atribuyó y propuso que laecuación combinada se llamará la ley de Mariotte-Gay-Lussac y para abreviar: Ley MG
Como Clausius y Clapeyron utilizaron el volumen por unidad de masa en lugar del volumen por mol en sus ecuaciones la constante de gas R no era universal para todos los gases sino que fue una constante especifica cuyo valor varia de un gas a otro e inversamente proporcional a la densidad.
Y la persona que convirtióla constante en una constante universal de gas fue estudiante alemán de Clausius, el químico August F. Horstmann, quien reescribió: up=RT; donde p y T son presión y temperatura absoluta y u es el volumen del peso molecular de un gas. R es la misma constante de la ley MG con respecto al volumen molar.
Nos dice ¿por qué Clapeyron elegió la letra R para la constante de los gases? A lo cual llegamosque no se sabe con certeza, ya que Clapeyron pudo escogerla arbitraria o pudo ser que representaba la relación o uno de sus equivalentes franceses: razón o relación, ya que el valor de R para cada gas se obtuvo mediante la relación: pv / (267 + T) en un rango de presiones y temperaturas.
Y la IUPAC, que nombra las constantes de científicos famosos, sugiere que es apropiado nombrar R en honor deRegnault cuyos experimentos y resultados dieron pie a calcular posteriormente el valor de R utilizando las relaciones anteriores.
Datos experimentales.

Masa1 del Mg: 0.038 [g]
Masa2 del Mg: 0.009 [g]
Volumen1 del H2: 46.5 [mL]
Volumen2 del H2: 10 [mL]
Presión atmosférica: 777 [mbar] = 0.7668394 [atm] = 77.7 [KPa]
Presión H2O: 3.169 [KPa] a una temperatura de 25 [°C] = 0.03128[atm]Temperatura ambiente: 25 [°C]
Masa molar de H2: 2
Masa de Mg: 24.305
R (VT) : 0.08206 [L atm/mol K]
Reacción:
Mg + 2 HCl -----> Mg Cl2 + H2
Para nH2:
0.029 g de Mg
1 mol de Mg
1 mol H2
= 1.1932 x 10-3 [mol] de H2

24.305 g de Mg
1 mol Mg

Cálculos y resultados.

NÚMERO DE MOLES
A partir de la masa final e inicial del Mg y la reacción balanceada con el HCl, se obtienen los moles de H2formados.

m1 - m2 = mreacción
0.038 - 0.009 = 0.029 [g]
VOLUMEN
Con el volumen inicial y final medido en la bureta, se obtiene el volumen del H2 recolectado.
V2 - V1 = VH2
46.5 – 10 =36.5 [mL]= 0.0365 [L]

PRESIÓN
El H2 no es el único gas en la bureta, existe también vapor de agua, para poder determinar la presión parcial del H2 seco se necesita conocer la presión parcial del vapor de...