Laboratorio Gases

LABORATORIO Nº 5
Leyes de los gases

Los experimentos realizados con la materia en estado gaseoso han mostrado que las variables de: temperatura (T), presión (P), volumen (V) y número de moles de gas (n), pueden ser utilizados para caracterizar este estado de la materia. Las relaciones que se han establecido entre el volumen que un gas ocupa y las otras tres variables se denominan, en suconjunto, Leyes del Gas Ideal:

Ley de Boyle (T y n constantes): P1  V1 = P2  V2

Ley de Charles (P y n constantes): V1 / T1 = V2 / T2

Ley de Avogadro (P y T constantes): V1 / n1 = V2 / n2

Ley combinada de los gases (n constante): (P1  V1) / T1 = (P2  V2 )/ T2

Estas relaciones individuales representan casos especiales de una ley más general, la Ecuación del Gas Ideal:

P V = n R T (R = 0,082056 atm L K-1 mol-1)

Cualquier gas que se comporta de acuerdo a esta relación se define como un gas ideal. El valor numérico de la constante R depende de las unidades elegidas para n, V, P, y T.

El volumen de un mol de un gas, medido a temperatura y presión estándar (273,15 K y 1 atm), se conoce como el volumen molar. El valor promedio del volumen molar de cualquier gasen condiciones estándar es 22,414 L mol-1. Sin embargo, debido a las desviaciones del comportamiento ideal que muestran los gases reales, el volumen molar real en condiciones estándar muestra algunas variaciones con respecto al valor dado (22,414 L). Por ejemplo, el volumen molar en condiciones estándar del gas H2 es 22,428 L.

OBJETIVOS

Determinación del volumen molar del gas hidrógeno.Comprobación experimental de las leyes de Boyle y Charles. Determinación del cero de temperatura absoluta.

PROCEDIMIENTO:

Volumen molar de un gas
En este experimento se determina el volumen molar de gas hidrógeno, que se genera mediante una reacción química. El gas se recolecta sobre agua y se mide bajo condiciones diferentes a las estándar.

1. Para una bureta de 50 mL, mida el volumenexistente entre la marca de volumen igual a 50 (marca inferior) y la llave de paso, colocando agua en la bureta y vaciando el contenido indicado en una probeta de 10 mL.
2. Llene un vaso de precipitados de 500 mL con agua.
3. Cierre la llave de paso y vierta en la bureta 10 mL de HCl 6 M (Precaución: es una solución concentrada de un ácido fuerte). Luego, cuelgue en el extremo superior de labureta una cinta de magnesio, de masa exactamente conocida, atada a un alambre de cobre, a una distancia de 7 cm bajo el tope de la bureta.
4. Llene con agua destilada la bureta hasta el tope, tape con el dedo pulgar el extremo superior de tal forma que al invertirla y colocarla dentro del vaso de precipitado de 500 mL que contiene agua, no entre aire dentro de ella ni se pierda líquido. (En casocontrario deberá repetir el paso 3)
5. Sumerja la bureta en el vaso de 500 mL y sujétela con una pinza mariposa. Observe. Deje que el magnesio se consuma completamente. Deje reposar el sistema unos 5 minutos, para que alcance la temperatura ambiente.
6. Introduzca la mano dentro del vaso y tape el extremo de la bureta, sáquela y sumérjala dentro de una probeta de 1 L, llena con agua. Nivele elvolumen externo y el volumen interno para eliminar el error de medición de presión. Anote el volumen de gas en la probeta.
7. Registre la temperatura ambiente, la presión de vapor de agua a esta temperatura, y la presión atmosférica.

Leyes de los gases
Los siguientes experimentos permiten, en base a observaciones y manipulaciones simples de un dispositivo que contiene una muestra de gas confinada(ver figura al final del texto), comprobar algunas de las leyes que gobiernan el comportamiento de los gases.

Relación P-V
1. A temperatura ambiente, coloque el dispositivo primeramente en posición vertical. En estas condiciones mida la altura del gas encerrado y la altura de la columna de mercurio.
2. Repita el procedimiento, colocando el dispositivo en posición horizontal.
3. Repita el...