Determinación del peso molecular de un líquido volátil

Determinación del peso molecular de un líquido volátil

Resumen

En el presente experimento, calcularemos el peso molecular de un líquido volátil (alcohol) usando la fórmula del gas ideal y el método de Dumas. Se efectuó evaporando el alcohol en un matraz de 50ml con una tapa de papel aluminio, la cual poseía un pequeño orificio para dejar escapar el aire y que éste quedara lleno de gas deetanol. Se midió la temperatura de ebullición a 585mmHg (es decir, la presión atmosférica en la Ciudad de México) y se calculó el volumen real del matraz con ayuda de una bureta. Todos estos valores se sustituyeron en la fórmula del gas ideal un tanto modificada para que arrojara el valor del peso molecular.
Por desgracia, el experimento no fue satisfactorio debido a la inexperiencia alrealizarlo, pero fue una experiencia grata debido a que hemos aprendido la froma correcta de realizar las mediciones y ya no cometeremos esos errores en lo sucesivo.

Introducción

Un líquido volátil es aquel que se evapora fácilmente por tener una presión de vapor alta a temperatura ambiente. Presión de vapor es la presión que ejerce un vapor en equilibrio con su líquido, es una presión interna.Dicho de otro modo: presión de vapor es la tendencia “escapista” que tienen las moléculas de pasar de líquido a gas, y ésta aumenta con la temperatura. Este “escape” de moléculas del estado líquido al gaseoso se llama vaporización, pero en los líquidos volátiles se le denomina evaporación pues se produce por debajo del punto de ebullición. De ahí sacamos dos características de los líquidos volátiles:poseen alta presión de vapor y bajo punto de ebullición. Recordemos que el punto de ebullición no es igual a la presión de vapor. Punto de ebullición es el equilibrio entre presión de vapor y presión atmosférica.

Ahora definamos otro concepto de nuestro interés: el peso molecular. El peso molecular es la suma de todas las masas atómicas de una molécula. Es lo que pesan 6.022x1023 moléculas deun compuesto en gramos. Pero, ¿cómo determinar la masa molecular de un líquido volátil? Como acabamos de ver, un líquido volátil se evapora y se convierte en gas. Existe una ley que nos permite calcular la presión, volumen, número de moles y temperatura de un gas: la “Ley de los gases ideales”.
PV=nRT donde P es la presión (atm), V el volumen (L), n el número de moles( mol), R es la constante deproporcionalidad (0.0821 Latm/molK) y T es la temperatura absoluta (K). Un gas ideal sería entonces áquel gas que se comporte exactamente con lo presentado por la teoría, por desgracia, es inexistente debido a las condiciones de temperatura y presión. Sin embargo, ésta fórmula de los gases ideales nos es muy útil ya que contiene un elemento del cual podemos sacar ventaja: el número de moles. Sirecordamos la fórmula para obtener el número de moles, tendremos que éste es igual al cociente de la masa entre el peso molecular (n=m/PM). ¡Ajá! Entonces, si sustituimos ésta pequeña igualdad en la ley de los gases ideales y hacemos los despejes correspondientes tendremos una fórmula que nos dará el peso molecular de nuestro líquido volátil evaporado: PM=mRT/PV.

Aún nos quedan cabos sueltos poratar: la ley de los gases ideales pide la masa del gas, no del líquido. Y, ¿cómo determinar la masa de un gas? Por fortuna, no somos los primeros que queremos determinar el peso molecular de un gas, Victor Meyer diseñó un método para calcular el peso molecular de un gas, el cual consiste en un aparato que tiene un tubo de vidrio A, largo y estrecho pero ensanchado en su parte inferior, cerrada, yabierto aunque provisto de un tapón adecuado, en la parte superior. Cerca de éste extremo tiene dos tubuladuras laterales, una B, para llevar el aire desplazado a la campana de gases F, y otra C, en la que se adapta mediante un tubo de goma una varilla de vidrio que puede penetrar hasta tocar la pared del tubo A. Este tubo va colocado en el interior de otro mayor, D, también ensanchado...