Re 10 Lab 022 001 Fisicoquimica2

GUIAS DE PRÁCTICA BASICAS - QUIMICA

Código de registro: RE-10-LAB-022-001 Versión 1.0 UNIVERSIDAD DEL VALLE

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

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Práctica No. 1

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

Los datos y constantes fisicoquímicas más importante son: la temperatura del medio ambiente,

presión atmosférica, humedad relativa, el punto de ebullición del agua y la altura sobre el nivel

del mar, punto de fusión, ebullición y constantes críticas de una sustancia.

La presión se define como una fuerza que actúa perpendicularmente sobre una determinada

superficie o área. La unidad de presión en SI es el pascal (Pa), donde la fuerza se expresa en

Newton (N) y el área en m2.

La presión atmosférica es la presión que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. Torricelli

demostró que la presión atmosférica, resiste a una columna de mercurio cuya altura mide esta

presión.

2. COMPETENCIAS

El estudiante determina la presión atmosférica mediante el punto de ebullición de un líquido puro

como el agua destilada, etanol, éter dietílico, cloroformo y sulfuro de carbono.

3. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS

Cronómetro

Hornalla

Probeta

Vaso de precipitado

Termómetro

Pizeta

Etanol

Cloroformo

Aceite comestible

4. TECNICA O PROCEDIMIENTO

Para poder obtener el punto de ebullición del agua, inicialmente se midió en un vaso de

precipitado 50 ml de líquido midiendo la temperatura ambiente del mismo, para luego llevarlo

a la hornalla e iniciar la toma de datos con respecto al incremento de temperatura hasta que

alcance su punto de ebullición, los datos serán levantados cada dos minutos.




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5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRACTICA.-

Aproximadamente 90 minutos.

6. MEDICIÓN, CALCULOS Y GRAFICOS.-

Con la información recopilada experimentalmente, y haciendo uso de las tablas de presión de

vapor de los líquidos estudiados, se procederá a calcular la presión atmosférica con cada uno

de los líquidos y por consiguiente la presión atmosférica en Cochabamba.

Según datos de ASANA el dato de la presión atmosférica es la siguiente:

Patm= ……….. h Pa

P = ………. mm Hg

Las tablas de las prácticas experimentales son las siguientes:

AGUA DESTILADA

El agua destilada tiene un punto de ebullición de …….. °C en Cochabamba. La tabla de datos

es la siguiente:

Según tablas y con los datos reunidos obtenemos la siguiente presión atmosférica con el agua

destilada:

P = ………… mm Hg

CLOROFORMO

El cloroformo tiene un punto de ebullición de ….. °C en Cochabamba. Su tabla es la siguiente:

tiempo (min) TempºC pVapor

tiempo (min) Temp pVapor

0

2




3

0

2

ETER DI ETÍLICO.

El punto de ebullición del eter etílico en Cochabamba es de ….. ° C y su tabla es la siguiente:

tiempo (min) temp ºC pVapor

0

Según tablas y con los datos reunidos obtenemos la siguiente presión atmosférica con el éter

dietílico:

P = ………… mm Hg

Determine la viscosidad de un líquido a partir de la viscosidad del agua y densidades del agua y

del líquido problema.

7. CUESTIONARIO

1.- Cómo varía la presión atmosférica con respecto a la altura sobre el nivel del mar. Graficar

altura versus presión atmosférica, y altura versus ln presión atmosférica, en papel milimetrado.

2.- Con base a la ecuación siguiente, dada por el texto Fisicoquímica de Castellán, calcular la

presión atmosférica a 2550 metros sobre el nivel del mar.

Ln p – ln po = - M g z / RT

3.- A qué altura sobre el nivel del mar, la presión atmosférica es prácticamente igual a cero.

4.- Qué es la humedad relativa.

5.- Cómo se determina la “humedad relativa” en laboratorio.

6.- A 60 oC, la presión de vapor de equilibrio del agua es 0.197 atm. ¿Qué volumen ocupa una

mezcla de aire húmedo a 60 oC si la humedad relativa es del 100 %. Y qué fracción del agua se

condensará si la presión total de la mezcla aumenta isotérmicamente hasta 200 atm.




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Práctica No. 2

MASA MOLAR DE SUSTANCIAS VOLÉTILES (DUMAS)


Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad

es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.

Dumas demostró que la masa molecular de ciertos compuestos orgánicos es directamente

proporcional a la densidad del vapor del compuesto y, a partir de este principio, ideó un valioso

método para determinar las masas moleculares, especialmente de gases y líquidos con puntos

de ebullición bajos.

2. COMPETENCIAS

El estudiante conoce y aplica el método de Dumas para poder determinar la densidad

del vapor de un líquido volátil, pesando directamente un volumen del gas a una

temperatura, presión y volumen determinado.


Anillos (1)

Bulbos de Dumas (2)

Lima (1)

Mecheros (2)

Pesa filtros (2)

Pinzas para bureta (1)

Pinzas para crisol (1)

Pinzas rectas (1)

Porta –bulbo (1)

Probeta de 25ml(1)

Soporte (1)

Tela de alambre con asbesto (2)

Termómetro de 0-110 ºc (1)

Hornilla

Vasos de precipitados

Agua destilada

Tetracloruro de carbono




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Primero se pesa un bulbo de Dumas abierto al aire, se lleva con vapor de una sustancia

pura a temperatura y presión conocidas, se sella, se pesa y finalmente, se pesa el bulbo

llena con agua: De los datos obtenidos se conoce el volumen del vapor.

Limpie y seque cuidadosamente el bulbo de Dumas. Para secar la parte interna del

bulbo, caliéntelo con agua hirviendo o con la llama amarrilla del mechero. Asegurase de

que el bulbo termine en tubo capilar de 1mm de diámetro y 1 o 2 cm de largo.

5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRÁCTICA

90 minutos aproximadamente


DENSIDAD DE GASES Y PESO MOLECULAR (Método de Dumas)

PRACTICA EXPERIMENTAL GRUPO 1

PESO DEL BALON + TAPON + CAPILAR + AIRE ……… g

PESO DEL AIRE EN EL BALON ………. g

PESO DEL BALON + TAPON +CAPILAR + GAS DEL

LIQUIDO

………. g

PESO DEL BALON + TAPON + CAPILAR ……….. g

PESO DEL GAS DESCONOCIDO ……….. g

VOLUMEN BALON ………… cm3

TEMPERATURA DE VAPORIZACION (aceite) …….ºC+273,15=……….K

TEMPERATURA AMBIENTAL …..ºC+273,15=……….. K

PRESION ATMOSFERICA ………….mmHg

PESO MOLECULAR DEL GAS ………….. g/ml

DENSIDAD DEL GAS ………… g/L




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7. CUESTIONARIO

1.- ¿Cuáles son los errores experimentales en la práctica?

2.- ¿Cómo se podrán corregir los posibles factores que producen el error experimental?

3.- ¿Cómo se determina el peso molecular exacto de una sustancia?

4.- Porque el peso molecular experimental tiene generalmente valor más alto que el peso

molecular teórico.

5.- Un matraz abierto al aire pesó 24.173 g. El matraz se llenó con el vapor de un líquido orgánico

y se selló a la presión atmosférica a 100 oC. A temperatura ambiente, el matraz pesó 25.002

g. Entonces, el matraz se abrió y se llenó con agua a temperatura ambiente, después de lo

cual pesó 176 g. La presión atmosférica es 725 Torr Todas las pesadas se hicieron a

temperatura ambiente de 25 oC. Cuál es el peso molecular del líquido orgánico volátil?

6. Se determinó el peso molecular del éter dietílico por el método de Meyer, se obtuvieron los

siguientes resultados:

Peso del éter = 0.1023 g

Volumen del aire desplazado = 35.33 mL

Temperatura =32.5 oC

Presión atmosférica = 743.95 Torr

Con estos datos calcular el peso molecular del éter.

7. Un cierto gas tiene las siguientes densidades a 300 K

Presión atm 0.400 0.800 1.000

Densidad g/L 1.512 3.088 3.900

A partir de estos datos calcular el peso molecular del gas con la mayor aproximación posible.

8. El peso molecular del ozono fue determinado experimentalmente habiéndose obtenido los

siguientes datos:

Temperatura= 28.2 ºC

Peso de la ampolla llena de ozono = 6.7624 g

Peso de la ampolla vacía = 6.5998 g

Presión del ozono en la ampolla = 274.4 torr

Volumen de la ampolla = 235.67 mL

A partir de estos datos calcular el peso molecular del ozono.




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Práctica No. 3

PESO MOLECULAR POR CRIOSCOPIA


Se aplica utilizando las propiedades coligativas de las soluciones. Utilizando solutos no iónicos

y no volátiles disueltos en un solvente polar o no polar en el cuál se disuelva; se deben conocer

las propiedades fisicoquímicas del disolvente como el punto de fusión y la constante crioscópica

2. COMPETENCIAS

El estudiante determina el peso molecular de una sustancia desconocida como el

anticongelante Prestone, en base a las propiedades coligativas de las soluciones.

3. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS.-

Vaso pequeño

Vaso de 600 ml

Varilla termómetro

Cronometro

Balanza

Vidrio de reloj

Espátula

Pipeta

Probeta

Sal

Prestone.

4. TECNICA O PROCEDIMIENTO.-

Se prepara la mezcla de refrigerante con hielo machacado y luego

saturando con exceso de sal común (NaCl), en el vaso de precipitado

grande.

En un vaso pequeño se colocan 50 gramos de agua, siendo la densidad del agua 1

g/cm3 equivalentes a 50 cm3 de H2O destilada, luego y se añaden 5 g de la

muestra de Prestone

Se introduce el vaso con la muestra en el vaso refrigerante y se inicia el

proceso de congelación desarrollando un diagrama de tiempos en minutos versus

temperatura de la muestra hasta alcanzar la congelación de la solución con prestone.

Se finaliza el proceso cuando la temperatura se mantiene constante.




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5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRÁCTICA.-

90 minutos aproximadamente


Con las ecuaciones correspondientes encontrar el valor del incremento de la temperatura.

Mediante la ecuación correspondiente calcular el peso molecular basándose en las propiedades

coligativas que incluyen el peso molecular.

7. CUESTIONARIO.-

1. Determinar el porcentaje error experimental. A qué factores se atribuyen el error experimental.

2. Una solución compuesta de 10 g de soluto orgánico no volátil en 100 g de éter dietílico tiene

una presión de vapor de 426.0 mm a 20 °C. Si la presión de vapor del éter puro es de 442.2

mm a la misma temperatura. ¿Cuál es el peso molecular del soluto?

3. Si 30 g de difenilo se disuelven en 250 g de benceno. ¿Cuál será el punto de ebullición

resultante bajo la presión atmosférica?

4. Una solución contiene 5 g de un soluto orgánico por 25.00 g de CCl4 y hierve a 81.5 °C a la

presión atmosférica. ¿Cuál es el peso molecular del soluto?

Con los datos de la tabla calcular el calor molar de vaporización del alcohol etilico




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Práctica No. 4

CALORIMETRIA


El incremento de calor en un cambio físico o químico se evalúa en un calorímetro.

Antes de realizar cualquier experimento en un calorímetro, debe determinarse

la constante del calorímetro, que es la cantidad de calorías que se invierte en

calentar el calorímetro, para una masa fija de agua y por aumento de 1°C en la

temperatura.

La termoquímica estudia los cambios de calor que acompañan a las reacciones.

Estas son endotérmicas si absorben calor, o exotérmicas si desprenden calor.

2. COMPETENCIAS

El estudiante determinar la constante del calorímetro, determina el calor de reacción en una

reacción acido-base realizada en el calorímetro.


Calorímetro

Termómetro

Matraz aforado

Vaso de precipitado

Varilla

Hornilla

Hidróxido de sodio

Ácido sulfúrico

Etanol.


El cambio de entalpía ocurrido en la reacción directa es exactamente opuesto a la reacción

inversa. Este efecto térmico es el mismo, sin importar si la reacción ocurre o en una o

varias etapas. La magnitud del cambio depende de la constitución, el estado físico de reactivos

y productos.

Los cambios térmicos pueden ocurrir a presión constante o a volumen constante:

H = q y U = q

Donde H representa cambio de entalpía, y U cambio de energía interna. El primero se




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puede medir en un vaso aislado térmicamente (termo Dewar) y el segundo se mide en una

bomba calorimétrica.

5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRACTICA

90 minutos aproximadamente.

6. MEDICIÓN, CALCULOS Y GRAFICOS

En este experimento se determina el calor de fusión del agua en forma de hielo que puesto en

contacto con agua a mayor temperatura se produce el cambio de estado fisico del hielo en

agua líquida, este calor absorbido se llama calor de fusión del agua.

H2O(s) H2O(l) + Qfusión H= -Qfusión

En primer lugar se determina el equivalente calórico en agua del aparato.

En un frasco Dewar, se miden 500 ml de H2O y se anota la temperatura correspondiente

(t1 ).

Luego se introducen otros 500 ml de H2O a mayor temperatura por ejemplo

20 oC más es la temperatura t2 luego se vierte esta H2O caliente al vaso Dewar, se uniforma la

temperatura y se anota la temperatura más alta alcanzada, es la t3.

El calor cedido por el agua caliente debe ser igual al calor ganado por el agua fría y el frasco

Dewar.

Por consiguiente se tiene la igualdad:

500 (t2 - t3) = W (t3 - t1) + 500 (t3 - t1)

en la que W es el equivalente calórico en agua del Dewar.

Luego de haber calibrado el calorímetro sobre los 1000 mL de agua a la temperatura

t3 se adicionó a 150 gramos luego de homogenizar el contenido se determina la

temperatura de equilibrio t4.

Por balance calórico de que el calor ganado por el hielo es igual al calor perdido por el agua

caliente, se determina el calor de fusión del agua




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7. CUESTIONARIO

1. Determinar el porcentaje de error experimental.

2. A qué factores son atribuibles el error experimental.

3. Si se queman completamente 3.0539 g de etanol C2H5OH líquido, a 25 oC en un

calorímetro de bomba, el calor desprendido es 90.447 kJ.

a) Calcular el H molar de combustión para el etanol a 25 oC.

b) Si el Δ o

fH del CO2(g) y del H2O(l) son -393.51 kJ/mol y -285.83 kJ/mol,

respectivamente, calcular elΔ o

fH del etanol.

c) Si el incremento de de temperatura en el experimento es 1.275 oC. Cuál es la

capacidad calorífica del calorímetro y su contenido.

4. a) El calor molar de combustión del Naftaleno C10 H8 es 1228.2 cal/ mol, Sí se

Combustiona 0.3 gramos de este compuesto en un calorímetro se produce un

Aumento de temperatura en el agua de 2.05 oC. Cuál es la capacidad calorífica del

calorímetro.

b) Si se quema 1.52 gramos de un compuesto orgánico desconocido en el mismo

Calorímetro y se produce un aumento de temperatura en el agua de 1.845 oC.

Cuál es el calor de combustión del compuesto desconocido en calorías por gramo

5. El calor molar de combustión del Naftaleno C10 H8 es 1228.2 cal/ mol, Sí se

combustiona 0.3 gramos de este compuesto en un calorímetro se produce un aumento

de temperatura en el agua de 2.05 oC. Cuál es la capacidad calorífica del calorímetro.

6. 200gr. Hg. A 100° C (calentado) son añadidos 80 gr. De H2O que se halla a 20° C. Calcular

el cambio de entropía para:

a) Mercurio.

b) Agua.

c) ∆S total

El C especifico del Hg es 0.0334 cal / g°C

7. Calcular la temperatura final.

8. Calcular el ∆S del H2O cuando un mol inicialmente a 20° C es enfriado hasta menos 10°

C a una atm. de presion, los valores de CpHielo = 9 cal / K mol , CpH2O = 18 cal / K mol y

∆HfH2O = 1440 cal / mol.

Δ




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Práctica No. 5

DIAGRAMA DE FASES


La representación gráfica completa del comportamiento de un soluto en medio de un disolvente

se conoce como un diagrama de fases, esta curva puede obtenerse a partir de la

representación gráfica del punto de la solidificación de soluciones que contienen un

componente A como disolvente y otro B como soluto y representados en una escala

conveniente nos lleva en forma simple y general a un diagrama de fases.

El punto de fusión del disolvente A desciende a medida que aumenta la proporción del

soluto B y el punto de solidificación de B considerado como disolvente va decreciendo al

agregar el soluto A. Ambas curvas se encuentran en un punto mínimo conocido como eutéctico

cuya temperatura y composición depende de ambos componentes.

2. COMPETENCIAS

El estudiante podrá determinar el punto de solidificación de diferentes composiciones de mezclas

y determinar el punto Eutéctico de la mezcla mediante el diagrama de fases.


Hornilla

Baño Maria

Vaso de precipitado

Tubos de ensayo

Varillas

Espátula

Vidrio de reloj

Mechero

Termómetro

Gradilla

Naftaleno

Alcanfor

Diclorobenceno


Se coloca la mezcla pesada en un tubo de ensayos donde la composición contiene una

muestra de los dos componentes en diferente proporción y vacía su contenido al tubo de




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ensayo y luego este en el baño Maria, por efecto de la temperatura la mezcla sólida ingresa

en fusión y en estas condiciones se agita con la varilla y se introduce el termómetro y se

deja enfriar lentamente hasta que aparezcan los primeros cristales a una temperatura

constante que corresponde a la fusión de la mezcla.

Se repite el procedimiento con seis de clases de muestras diferentes y se determinan

los puntos de fusión.

Estos datos se trasladan a la gráfica para encontrar el diagrama de fases previa

transformación de los datos de composición a porcentajes, uniendo los puntos se

obtiene la curva del diagrama de fusión de una mezcla que presenta un punto Eutectico

con una temperatura y composición fija y constante.


Aproximadamente 90 minutos.


Los datos encontrados experimentalmente deben ser representados en un

diagrama que considere la composición en el eje de las abscisas, y la

temperatura de fusión de la mezcla en ordenadas, la curva debe ser continua

que tiene un punto mínimo que corresponde al eutéctico de la mezcla.

7. CUESTIONARIO

a) Determinar el porcentaje de error experimental.

b) A qué factores son atribuibles los efectos del error experimental.




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Práctica No. 6

VISCOSIDAD


El coeficiente de viscosidad se define como el grado de escurrimiento o

traslación de un líquido. La unidad de viscosidad es el Poise y es la viscosidad

de un fluido en el cual la fuerza de una DINA por Centímetro cuadrado ocasiona

el desplazamiento de un plano por una superficie paralela a una distancia de un

centímetro y a una velocidad de un centímetro por segundo. El coeficiente de

viscosidad de un líquido puede medirse utilizando el método del viscosímetro

de Ostwald.

2. COMPETENCIAS

El estudiante determina la viscosidad de un líquido con un Viscosímetro de Otswald


Viscosímetro de Ostwald

Pipeta

Probeta

Vaso de precipitados

Baño Maria

Cronometro

Picnómetro

Balanza

Etanol

Metanol

Benceno.


Inicialmente se realiza la calibración del viscosímetro midiendo el tiempo de

descarga del agua destilada y cronometrando el tiempo que pasa un volumen

especificado de líquido a través del capilar del viscosímetro a una temperatura

especificada.

Luego se realizan las determinaciones de viscosidad de otros líquidos más

livianos que el agua por ejemplo el Benceno o el Etanol a diferentes

temperaturas encontrándose las curvas de viscosidad que muestran su




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variación a otras temperaturas fuera de lo normal. Además se realiza la

Liberalización mediante el logaritmo natural versus el tiempo, de esta manera se obtiene una

tabla de viscosidades de un líquido a diferentes temperaturas.


Aproximadamente 90 minutos


Determine la viscosidad de un líquido a partir de la viscosidad del agua y densidades del agua y

del líquido problema.

7. CUESTIONARIO

a) Determinar el porcentaje de error experimental

b) Factores que determinan el error experimental.

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