UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

I N F O R M E D E L L A B O R A T O R I O D E Q U I M I C A G E N E R A L

Laboratorio Nº 6:

DETERMINACIÒN DE LA MASA EQUIVALENTE

Horario: 8:00 – 10:00

GRUPO N.:

ATAMAN SAAVEDRA ,Sandra Wendy

10170292

COLCAS SALAS , Kenny Cesar

11170294

MEZA VIZCARA, Amparo Celinda

11170077

RONDAN QUISPE, Ismael Alonso

11170087

SALAS SINCHE , Pedro Rainer Claudio

11170205

Profesora : ANA M. MEDINA ESCUDERO

Fecha de realización: 18/06/2011

Fecha de entrega: 11/07/2011

DETERMINACIÒN DE LA MASA EQUIVALENTE

I. INTRODUCCIÓN

En toda reacción química existe una proporción de masas, entre las sustancias participantes ,que depende de las masas de las partículas(peso atómico, peso molecular), y de la valencia o parámetro () propio de cada sustancia para esto se establece el peso equivalente necesario para aplicar la ley del equivalente que nos permite realizar cálculos estequiométricos sin la necesidad de balancear o completar la ecuación química , como también determinar el peso atómico y valencia de los elementos químicos ,muchas veces como referencia a los elementos ,hidrógeno o cloro.

II. OBJETIVOS

** Determinar la masa equivalente del magnesio (Mg) e interpretar las reacciones.

** Estimar los errores durante la experiencia de laboratorio.

**Entender la importancia de la ley del equivalente químico como herramienta de cálculos estequiométricos.

**Analizar la masa equivalente en las reacciones de metátesis, reacciones redox y en el análisis químico.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO:

MASA EQUIVALENTE Llamada también masa equivalente gramo (meqg) se define generalmente como la masa molar de una sustancia que se divide por el N° de electrones transferidos por dicha sustancia en una unidad de mol.

Meqg = (masa molar) / (N° de electrones transferidos/mol)

El peso o masa molar puede ser de un elemento, compuesto, o de un ión que se transforma en otra sustancia y transfiere electrones.

Hay casos como para determinar la masa equivalente de un ácido se mide el N° de moles de iones hidrogeno producidos que es equivalente al N° de equivalente gramos.

meqg(acido) = (masa molar del ácido)/ (N° mol de hidrógenos donados /mol)

Ejemplo 1. Determinar la masa equivalente gramo del ácido clorhídrico.

HCl (ac) H+(ac) + Cl-

(ac)

En este caso una mol de ácido clorhídrico produce una mol de iones hidrógenos que equivale a un equivalente gramo, entonces la masa equivalente ácido clorhídrico es.

meqg HCl = (36.5 g/mol) / (1 eqg/mol) entonces

meqg HCl = 36.5 g/eqg

Hay casos como, para determinar la masa equivalente de una base se mide el N° de mol de iones hidróxidos producidos que es al N° de equivalentes gramos.

meqg (base) = (masa molar de la base)/(N° mol de hidróxidos donados / mol)

Ejemplo 2. Determinar la masa equivalente gramo del hidróxido de sodio.

NaOH(ac) Na+ (ac) +OH-

(ac)

En este caso un mol de hidróxido de sodio produce un mol de iones hidroxilo que equivale a un equivalente gramo, entonces la masa equivalente gramo del hidróxido de sodio es:

meqg NaOH = (40 g/mol) / (1 eqg/mol) entonces

θ

ACIDO Numero de (H+)

BASE Numero de (OH-)

REDOX Numero de electrones transferidos

SAL Carga iónica neta

meqg NaOH = 40 g/eqg

Para determinar la masa equivalente gramo de un reactante en una reacción química redox se calcula de la siguiente manera.

meqg (sustancia) = (masa molar del reactante) /(N° de eqg/mol)

Ejemplo 3. Determinar la masa equivalente gramo del magnesio cuando se oxida a ion magnesio en una reacción redox.

Mg(S)Mg2+ (ac) + 2e-

En este caso un mol de magnesio produce dos mol de electrones que equivale a dos equivalente gramos entonces la masa equivalente gramo del magnesio es: Eq-g Mg = (24.31 g/mol) / (2 eqg/mol)

Eq-g Mg = 12.15 g/eqg

En una reacción química se cumple que el N° de equivalente gramo del reactante “A” se combina exactamente con el mismo N° de equivalente gramo del reactante “B”.

N° eqg “A” = N° eqg “B”

En la experiencia se hará reaccionar una muestra conocida de un metal divalente con suficiente cantidad de ácido y como producto de la reacción se desprenderá a condiciones ambientales hidrógeno gaseoso cuyo volumen será igual al volumen del agua desplazada.

Para este caso la masa equivalente de un metal divalente es la masa de este metal capaz de generar 1.008 g de hidrógeno ó 11.207 L de hidrógeno medidos a condiciones normales (1 atm de presión y a 0°C de temperatura), al reaccionar con suficiente cantidad de ácido.

Se tiene de la ecuación: Zn(s) +2HCl (ac) ZnCl2 (ac) + H2 (g)

Y se observa Zn(s) Zn2+ + 2e-

Donde el Zn metálico pasa a Zn2+, por lo que el Zn es un metal divalente.

Entonces la masa equivalente gramo del Zn es:

meqg Zn = (masa molar del Zn)/ (2 meqg Zn /mol)eq-g Zn = (65.39 g/mol) /(2eqg/mol )eq-g Zn = 32.70 g/eqg

En esta experiencia es importante hacer una corrección por que el gas hidrogeno que se produce es un gas húmedo por consiguiente el volumen medido es una mezcla de hidrogeno y de vapor de agua que tiene una presión de vapor a la temperatura que se mide. Entonces la presión parcial del gas hidrogeno seco según Dalton será :

PH2 = Presión atmosférico – Presión de vapor de agua

En el experimento se mide la temperatura del agua desplazada y usando la tabla adjunta hallamos la presión de vapor de agua, y luego se halla la presión del gas seco, atmosférico localizados en la Ciudad de Lima es de 756 mmHg.

IV. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Instalar el equipo de acuerdo al diagrama. Pesar exactamente con dos cifras decimales una muestra de Zn menor

de 0.4 g ó Mg que sea menos de 0.20 g.

Colocar en un tubo de prueba de 20 mL de HCl 2.5 M. Llenar el balón con agua y colocar el tapón de jebe bihoradado

conectado a un frasco donde se recoja el agua desalojada. Llenar la conexión con agua soplando por el otro extremo entre el frasco

y el recipiente. Cierre con una pinza el extremo de la manguera que va al frasco, no debe quedar burbujas de aire.

Agregar al tubo de prueba a muestra pesada y tapar inmediatamente colocando el tampón. Debe estar herméticamente cerrado.

Soltar la conexión final para que se desplace el agua. Al final de la reacción, medir el volumen de agua desalojada. Luego

medir la temperatura del agua del balón para determinar su presión de vapor.

CÁLCULOS

1. Peso del Mg o Zn 0.2 g2. Temperatura del agua en el balón (T) 292 K 3. Presión del vapor de agua 16.5 mmHg 4. Presión Barométrica 756 mmHg 5. Presión del gas seco P=(4) - (3) 739.5 mmHg6. Volumen de H2 = volumen de agua desalojada 170 mL 7. Presión a C.N. P0 760 mmHg8. Temperatura a C.N. T0 273 K9. Volumen de H2 a C.N. V0=(P/P0)(T0/T)V 154.55 mL

CÁLCULO DE LA MASA EQUIVALENTE

Sabemos que la masa equivalente e un metal es la masa de este, capaz de generar 1.008 g de hidrogeno ó 11.207 L de H2 a CNPT. Con suficiente cantidad de ácido. Tenemos la ecuación.

Mg (g) +2 HCl (ac) MgCl2 (ac) + H2(g)

(1)………………………………………………….…..(8)

Masa equivalente……………………………………. 11.207 mL

% de ERROR RELATIVO

El valor teórico del Mg = 12.15 g

% Error = (Valor teórico –Valor experimental) x 100%

Valor teórico

V. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS:

Se calibra la balanza para pesar exactamente 0.2g de virutas de magnesio (Mg).

Paso a paso se instaló el equipo constituido por el tubo de ensayo y pinza, balón, frasco de vidrio, mangueras y tapones de jebe bihoradado.

Se llena el balón con agua (H2O), medimos la temperatura de lo cual obtuvimos 19 ºC que equivale a 292 k y cerramos con el tapón de jebe bihoradado.

Se conectó una manguera hacia el frasco donde caerá el agua desplazada teniendo en cuenta que la conexión se encuentre llena de agua y sin burbujas.

Continuando con el procedimiento medir en la probeta exactamente 20ml de HCl a 2.1M y vaciarlo en el tubo de ensayo.

Se agregó el magnesio ya pesado al tubo de ensayo y rápidamente se conectó a la manguera del balón.

El magnesio al contacto con el HCl empezó a liberar H2(g), el cual por medio de la manguera se deposita en el balón. De esta forma el espacio que ocupe el H2 en el balón será igual al volumen de agua desalojada la cual se almacenó en el vaso de vidrio.

Luego se mide el volumen de agua desalojada con la ayuda de una probeta de 500 ml, lo cual nos dio 170ml.

Finalmente, se toma los resultados y se calcula la masa equivalente.

Donde θ mide la capacidad de combinación de las sustancias.

MgMg + 2e

Burbujasde H2 Vaso de

vidrio

m eq-g=masa molar θ

θ =2

Seoxida (pierde electrones)

Masa molar Mg =24.3 g/mol

m eq-g =24.3/2 =12.15 g/mol

Valor teórico del (Mg) = 12.15 g/mol

Para calcular la masa equivalente experimental operamos de la siguiente manera

ECUACION (1)

Mg + 2HCl MgCl2 + H2

0.2-----------------------V (H2)C .N

X------------------------------11207ml

Dónde: El valor de X es igual a la masa equivalente experimental.

P= 756mmhg

P (H2O)= 16.5mmhg

P (H2) seco = P barométrica - P vapor de H2O

P (H2) seco = 756mmhg – 16.5mmhg

P (H2) seco = 739.5mmhg.

POR LA LEY DE LOS GASES IDEALES:

ECUACION (2)

PC .N. =760mmhg.

V0= V (H2)C .N

P (H2) sec = 739.5mmhg.

P0 V0 P1 . V1

-------- = --------- T0 T1

DATOS

DATOS PARA OPERAR

T C .N.= 273k

VAGUA DES. =170ml

T=19°C +273 = 292K

760mmhg . V0 739.5mmHg.170ml-------------------------- = -----------------------------

273k 292k

* Al operar el valor de V0= V (H2)C .N = 154.65 ml

** Entonces (2) en (1) para hallar el valor de la Masa equivalente experimental.

Mg + 2HCl MgCl2 + H2

0.2-----------------------154.65 ml

X------------------------------11207ml

M eq-exp = 14.49g

Error Absoluto = | Valor teórico - Valor experimental |

Error Absoluto = | 12.15 g -14.49 g |

Error Absoluto = 2.34 g

Valor teórico - Valor experimental% Error Relativo = -------------------------------------------- x 100 Valor teórico

| 12.15 g - 14.49 g |% Error = ----------------------------- x 100

12.15 g

% Error experimental =19.25 %

VI. CONCLUSIÓN :

Comprobamos de manera indirecta la ley de Arquímedes (un cuerpo no puede ser reemplazado por otro) esto ocurre con el H2(g) que al reaccionar con el magnesio el gas liberado viaja a través de una

manguera ocupando el lugar del H2O, con lo cual hallamos el volumen del gas midiendo el volumen de agua desplazado.

Logramos determinar la masa equivalente experimental, determinando el parámetro θ de diversas sustancias ya sean ácidos, bases, redox en sales; de esta manera logramos aprender a de cifrar una reacción determinada y a su vez nos familiarizamos puesto que teníamos previos conocimientos teóricos dictados ya en clase.

Al final de todas las operaciones calcula el porcentaje de error ya que debido a la variación de los elementos y las condiciones que hacen variar el peso equivalente teórico.

VII. CUESTIONARIO:

1) Explicar y determinar la m eq-g y el número de eq-g de 10,00 g de:

LA MASA EQUIVALENTE:es la cantidad de sustancia que reacciona con, se combina con , sustituye o de cualquier forma es equivalente a una mol de átomos de hidrogeno ,o a una mol de iones de hidrogeno.

a) HCl

*Meq-g = 36.46g/mol / 1 eq-g /mol = 36.46g θ=1 cantidad de (H+)*Nro eq-g = 10.00g/36.46g=0.27

b) NaOH

*Meq-g = 40.01g/mol / 1 eq-g /mol = 40.01g θ=1 cantidad de (OH-)*Nro eq-g = 10.00g/40.01g=0.25

c) NaCl

*Meq-g =58.45g/mol /1 eq-g /mol =58.45g θ=1 es carga neta del ión*Nro eq-g =10.00g/58.45g=0.17

d) CaCl2

Masa molarMeq-g = -------------- θ

m en gramos de la sustanciaNro eq-g = ----------------------------------------

m eq de la sustancia

*Meq-g =111g/mol /2 eq-g /mol =55.5g θ=2 es la carga del ión*Nro eq-g =10.00g/55.5=0.18

e) H2SO4 a (HSO4)-

*Meq-g =97.08g/mol /1 eq-g /mol =97.08g θ=1 cantidad de (H+)*Nro eq-g =10.00g/97.08g=0.10

f) H2SO4 a (SO4)2-

*Meq-g =96.07g/mol /2 eq-g /mol =48.04g θ=2 cantidad de (H+)*Nro eq-g = 10.00g/48.04g=0.21

g) H2O a H2

*Meq-g =2.016g/mol/2 eq-g /mol =1.008g θ=2 es el N° de e- transferidos*Nro eq-g =10.00g/1.008g=9.92g

h) H2O a O2

*Meq-g =32.0 g/mol /2 eq-g /mol =16.0g θ=2 es el N° de transferidos*Nro eq-g =10.00 g/16.0g=0.63

2) Explicar porque en la experiencia el volumen del hidrógeno seco es lo mismo que el volumen del gas hidrogeno húmedo e igual que el volumen del agua desplazada.

El volumen del hidrógeno seco es lo mismo que el volumen del gas hidrógeno húmedo e igual que el volumen del agua desplazada, debido a que cuando se calienta el tubo pirex, el hidrógeno seco pasa a ser gas hidrógeno húmedo y este pasa al balón con cierta cantidad de volumen y hace que se desplace agua al otro recipiente con un volumen equivalente al gas hidrógeno que ingresó al balón.Ya que elvolumenes la medida del espacio tridimensional que ocupa un cuerpo, en el caso de los gases, estos se expanden para ocupar todo el espacio de los recipientes en los cuales se encuentran.

3) Demostrar porque la presión medida del gas hidrogeno húmedo es mayor que la presión del gas hidrógeno.

A parte de tener la presión del gas seco, se tiene el vapor de agua que tiene una presión muy alta por sustancia, cuando el H2 seco ingresa al balón y desplaza al agua se convierte en H2 húmedo, de tal manera consideremos la ley de Dalton de las presiones parciales la cual nos dice que la presión total es la suma de las presiones de cada componente como si estuviera solo, entonces la relación es:

PRESION gas hidrógeno húmedo = PRESION H2 seco + PRESION vapor de agua

Como vemos aunque sea mínima la presión del agua contribuye a incrementar la presión total.

4) En un experimento se gasto 0,830 g de un metal divalente y desprendió 432 mL de H2 ¿Calcular la masa equivalente del metal?

Masa de metal Volumen del gas a C.N.

Masa equivalente 11 200 mL

Procediendo al cálculo:

0.830 g 432 mL

Masa equivalente 11 207 mL

Masa Equivalente = (11 207 mL) x (0.830 g) (432 mL)

Masa equivalente = 21.53 g

5) Cuando el nitrato de potasio se reduce a amonio, en medio ácido, determine la masa equivalente del nitrato de potasio.

NO3- + 10H+ + 8e- NH4

+ +3H2O

Peso Molecular del KNO3 = 101 g/molValor de θ = 8

Meq del KNO3 = 101 g/mol = 12.6 g/eqg 8

6) Si 4,00 g de O2 seco ocupa 2,80 L a CNPT. ¿Qué volumen ocupará si esta en medio húmedo a 30º y a la presión de 705 mmHg? Suponer que el O2 es gas que tiene comportamiento ideal.

Datos del O2 (a CNPT):

m=4.00g Si: T2=30ºC=303k

V1=2.80L P2=705mmHg

T1=273K V2= ¿?

P1=760mmHg

Como el O2 es un gas que tiene comportamiento ideal, se cumple:

= =

V2=3.35013

VIII. BIBLIOGRAFIA:

BROWN T.L., LE MAY H.E “Química” Prentice Hall Hispanoamericana S.A – 1996. pp. 409 - 453

WHITTEN KENNET “Química General” Mc.Graw Hill 3er Edición -1992. pp. 389-420

GUTIÉRREZ RÍOS Enrique “Química” Editorial Reverte. Barcelona-1985. pp. 297-324

http://www.mitecnologico.com/iq/Main/PesoEquivalente