“La técnica al servicio de la patria”

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALUnidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias

Sociales y Administrativas.

RAMOS CASTRO MIGUEL ANGEL SECUENCIA 1IV27 EQUIPO 5

Práctica 3: Determinación de la Densidad de un Gas

27/Mayo/2015

Práctica 3Determinación de la Densidad de un Gas

Objetivos: Producir dióxido de carbono (CO2) por reacción entre bicarbonato de sodio y ácido

clorhídrico. Determinar la Densidad del dióxido de carbono en las condiciones en las que se

desarrolla el experimento

Introducción

La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un

cuerpo y el volumen que ocupa y tiene como unidades en el SI como kg

m3 .

ρ=mv

(1)

En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura, y en

los cambios de estado. En particular se ha establecido empíricamente:

Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.

Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión

permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla. Por

ejemplo, la densidad del agua dulce crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C;

algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.

Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la presión y la temperatura.

La ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes:

ρ=mv

= PMRT

(2)

Donde:

M es la masa molar del gas en g

mol

P es la presión del gas en Pa

R constante universal de los gases ( R=8.314Pa m3 /molK ¿¿

T es la temperatura del gas en K

Por otro lado cuando se trata de una mezcla de gases ideales, cumple la siguiente ley:

Ley de Dalton de las presiones aditivas: Establece que La presión total ejercida por una mezcla

de gases es igual a la suma de las presiones que cada gas ejercería  si existiera  solo a la

temperatura y volumen de la mezcla:

Pi=ni RT

v(3 )

Por otro lado n= mM

y tomando en cuenta la definición de la densidad, podemos obtener lo

siguiente:

ρi=mi

V=

M i Pi

RT(4)

Donde cada subíndice “i” , es un gas diferente de la mezcla.

Materia:

Vidrio de reloj Soporte universal con anillo y tela de

asbesto Pinzas de tres dedos Espátula chica Bascula eléctrica Bureta para gases de 100ml Matraz de dos bocas con 2 tapones de

hule y tubería de látex Vaso de precipitados de 2L Probeta corta Termómetro

Reactivos

Ácido clorhídrico

Tableta efervescente (que contenga

bicarbonato de sodio)

Desarrollo Experimental

Llene el vaso de precipitados con agua de la llave, hasta poco antes del borde

Introduzca la bureta para gases de tal manera que se llene con 70-72 mL de agua. Anote

este dato

Coloque el matraz de dos bocas sobre el soporte universal, sujeto con las pinzas

Conecte la bureta al matraz con tapon y tubería de latex. Nota: no coloque el segundo

tapon al matraz.

Mida 20 Ml de disolución de HCI 0.5 molar de la probeta y adiciónelos al matraz.

Pese sobre el vidrio de reloj un trozo pequeño de la tableta, entre 0.20 y 0.24 g y anote su

masa.

Agregue el trozo de tableta al matraz y tápelo inmediatamente con el tapón de hule.

Mantenga la bureta para gases en posición vertical, de tal manera que el nivel del agua en

su interior coincida con el nivel del agua en el vaso exterior, manteniendo así la presión

constante.

Una vez terminada la reacción, lea el volumen ocupado por el gas en la bureta y

determine el volumen debido únicamente al desplazamiento por efecto de la reacción.

Anote ese dato.

Lea y anote la temperatura del agua

Repita el experimento una vez mas

Desmonte el equipo cuidadosamente

Colecte los residuos de ácido del matraz en un vaso de 250 mL, por grupo.

REACCION:NaH CO3+HCI → C O2+H 2O+NaCI

Cálculos y Cuestionario

Por calcular:

ρCO2=

PCO2 PMCO2

R Texp

Densidad del dióxido de carbono ¿)

Donde: T exp=22℃ PCO2

=PT−PH 2 O Presión del ¿)

Donde : PT=585 mmHg PH 2O=19.827 mmHg

XCO2=

PCO2

PT

Fraccion molar del(CO2)

V CO2=XCO2

V T Volumen del (CO2)

V T=V CO2+V H 2 O Volumen total

Cuestionario

1. Exprese los resultados experimentales de densidad del dióxido de carbono en el S.I

ρCO2=3.703

gL=3.7

Kg

m3 DENSIDAD DIRECTA

ρCO2=1.3518

gL=1.35

Kg

m3 DENSIDAD INDIRECTA

2. Transforme estos datos a CNPT

ρCO2=

PCO2 PMCO2

R Texp

=(1atm)(44

gmol

)

(0.0829atmLmolK

)(273.15 K )=2.1650

gL

=2.16Kg

m3

3. ¿Qué aplicaciones industriales tiene el conocer el dato de densidad de un gas o de un

vapor? Conocer la densidad de un gas es muy importante en la industria, ya que

muchas maquinas industriales dependen de ella, por ejemplo:

Para calcular el diámetro, grosor de tuberías que van a transportar un liquido o

gas

Para calcular el tamaño del contenedor, donde se va a procesar dicha materia

prima

Para separar materias primas que por equivocación o accidente, o como parte

de un proceso industrial, se han mezclado.

Conclusiones:

Esta práctica fue importante ya que con ella se aprecia la primera reacción química en el

laboratorio, así como el manejo adecuado de las sustancias o reactivos. Si bien la densidad de un

gas no es fácil de comprender desde un punto de vista teórico, y experimentalmente ayuda

mucho aprender a calcularla.

Bibliografia

PETRUCCI, RALPH H., "Química general", Madrid Prentice Hall cop. 2003

http://es.wikipedia.org/wiki/Condiciones_normales_de_presi%C3%B3n_y_temperatura

Serway/ Física para ciencias e Ingenieria /Editorial McGraw-Hill (1992)