Determinación de la densidad y de la masa molar de un gas

Resumen
El trabajo realizado tiene por objetivo conocer la densidad de un gas problema a diferentes presiones. Posterior a esto, se determinara su masa molar por el método de las densidades limites
El hecho de que un gas real tenga un comportamiento parecido a un gas ideal al disminuir la presión, se emplea como base para determinar la masa molar de un gas desconocido. Esto se hacerelacionando la densidad/presión (d/p) y la presión (p). Sin embargo, la razón entre la densidad y la presión debe ser independiente de la presión. Esa razón es correcta para un gas ideal, pero si se mide la densidad de un gas real a una temperatura constante y diferentes presiones, la razón d/p y la presión son ligeramente dependientes. A presiones bastante bajas, d/p es una función lineal de la presión. Deesta manera esa recta puede extrapolarse para obtener el valor de d/p a presión cero (d/p)0 la cual es apropiada para el gas ideal y asi obtener la masa molar a través de la siguiente ecuación:

Este método de obtención de la masa molar se le llama método de las densidades límites.

Parte experimental.
a) Método experimental
Se toma un balón de vidrio de volumen conocido y se procede ahacer vacio en el balón para luego determinar la masa de este. Luego de cebar el balón con un poco del gas problema se deja entrar una cantidad previamente calculada y determinada de gas respecto a la presión manométrica ejercida y se masa el conjunto. Ese procedimiento se debe realizar todas las veces que se necesiten para tener un numero de 5 muestras. Estas muestras se repiten a distintaspresiones para poder obtener distintos valores de masa de gas. De esta forma, al saber el valor del volumen y de la masa de gas se puede determinar la densidad de este para cada presión obtenida experimentalmente.
Posteriormente a la obtención de los datos experimentales, se hace la grafica d/p versus la presión del gas para luego obtener la recta y la ecuación de esta para obtener el valor delcoeficiente de posición, el cual corresponderá al valor limite de d/p cuando la presión tiende a cero, donde teóricamente el gas tendría un comportamiento ideal para poder utilizar la ecuación de gases ideales y obtener la masa molar a temperatura ambiente.

b) Materiales
-Balón de vidrio con llave
- Balanza analítica o de precisión
- Manómetro de rama abierta
- Red de vacio
- Barómetro
-Termómetro
-Gas problema

c) Datos experimentales:
-Temperatura ambiente: 21,0 0,5 [ºC]
- Presión atmosférica: 758,78 0,01 [mmHg]
- Factores de corrección: 2,60 – 760,0 y 2,87 – 780,0
- Número de balón: 12
- Volumen del balón: 282,39 0,01 [cc]
- Masa del balón vacio: 148,8728 0,0001 [g]

d) Datos Bibliográficos
- Constante de los gases = 0,082057 [L atm (mol L)-1]
- Masa molar delNitrógeno: 14,0067 [g mol-1]


Resultados.

a) Tablas y resultados:
Tabla1. Datos experimentales de alturas manométricas y presiones del gas
Nº de determinación
0,05 [cm]
0,05 [cm]
P 0,001 [atm]
1
19,2
20,1
0.481
2
9,8
10,3
0,734
3
28,7
29,6
0,271
4
25,1
25,9
0,327
5
0,4
0,3
0,989









Tabla 2. Valores calculados a partir del trabajo experimental.
Nº dedeterminación
Masa gas 0,0001 [g]
Densidad 0,001 [g]
d/p 0,0001 [g]
1
0,1768
0,6260
1,301
2
0,2711
0,9599
1,308
3
0,0843
0,2985
1,101
4
0,1213
0,4295
1,313
5
0,3670
1,2996
1,314


Grafica.
Relación de densidad limite en función de la presión del gas problema.





b) Ejemplos de cálculos:

Masa del gas:

Masa del gas = masa (balón + gas) – masa (balónvacío)
Masa del gas= 149,0506 g -148,8728 g
Masa del gas= 0,1768 g

Densidad del gas:

; m: masa y V: volumen

= 0,6260 [g L-1]

Presión del gas:

Presión gas= Presión Atmosférica – (Hr + Hx)
Presión gas= 0,998 [atm] – 0,264 [atm]
Presión gas= 0,734 [atm]

Factor de corrección


Por lo tanto x=2,62

Presión atmosférica corregida:

Pcorregida= P atm leída – factor de...