Peso Molecular
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INTRODUCCIÓN En el siglo XIX, varios físicos, entre los que destacan Boltzmann y Maxwell, encontraron que las propiedades físicas de los gases se explican en términos del movimiento de moléculas individuales. Los descubrimientos de estos físicos, sumados a los realizados por otros llevaron a establecer conclusiones acerca de las generalidades del comportamiento de los gases, que hoy se conoce como teoría cinética molecular de los gases, la cual establece que: Un gas está compuesto por moléculas separadas por distancias mucho mayores que sus propias dimensiones. Las moléculas pueden considerarse como puntos, es decir, poseen masa, pero tienen un volumen despreciable. Las moléculas de los gases están en continuo movimiento en dirección aleatoria y con frecuencia chocan unas con otras. Las colisiones entre las moléculas son perfectamente elásticas, o sea, la energía se transfiere de una molécula a otra por efecto de las colisiones, sin embargo, la energía total de las moléculas en un sistema permanece inalterada. Las moléculas de los gases no ejercen entre sí fuerzas de atracción o de repulsión. La energía cinética promedio de las moléculas es proporcional a la temperatura del gas en Kelvins. Dos gases a la misma temperatura tendrán la misma energía cinética promedio. Es importante destacar que estos postulados describen el comportamiento de un gas ideal. Los gases reales se aproximan a este comportamiento ideal en condiciones de alta presión y baja temperatura.
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INTRODUCCIN
En el siglo XIX, varios fsicos, entre los que destacan Boltzmann y Maxwell, encontraron que las propiedades fsicas de los gases se explican en trminos del movimiento de molculas individuales. Los descubrimientos de estos fsicos, sumados a los realizados por otros llevaron a establecer conclusiones acerca de las generalidades del comportamiento de los gases, que hoy se conoce como teora cintica molecular de los gases, la cual establece que: Un gas est compuesto por molculas separadas por distancias mucho mayores que sus propias dimensiones. Las molculas pueden considerarse como puntos, es decir, poseen masa, pero tienen un volumen despreciable. Las molculas de los gases estn en continuo movimiento en direccin aleatoria y con frecuencia chocan unas con otras. Las colisiones entre las molculas son perfectamente elsticas, o sea, la energa se transfiere de una molcula a otra por efecto de las colisiones, sin embargo, la energa total de las molculas en un sistema permanece inalterada. Las molculas de los gases no ejercen entre s fuerzas de atraccin o de repulsin. La energa cintica promedio de las molculas es proporcional a la temperatura del gas en Kelvins. Dos gases a la misma temperatura tendrn la misma energa cintica promedio.Es importante destacar que estos postulados describen el comportamiento de ungas ideal. Los gases reales se aproximan a este comportamiento ideal en condiciones de alta presin y baja temperatura. Es posible definir ciertas caractersticas de los gases, apoyndose en la teora cintica molecular de los gases. Dichas caractersticas no son generales para todos los gases, sino que pueden describir a un gas particular. Por ejemplo, segn la teora cintica molecular de los gases las molculas estn en continuo movimiento chocando unas con otras, pues bien la distancia promedio recorrida por la molcula antes de colisionar define una caracterstica conocida como camino libre medio. Mediante la teora cintica se demuestra que el coeficiente de viscosidad est relacionado con su densidad d, con la velocidad promedio c y con el camino libre medio segn la relacin:)dcLDonde n se refiere a la viscosidad y L al camino libre medio. Como la velocidad promedio viene dada por:
De las ecuaciones anteriores se obtiene:
Los subndices 1 y 2 se utililizan para denotar a gases diferentes La viscosidad de un gas se refiere al tiempo que el gas requiere para escapar por un tubo capilar y est dado por la expresin:
Las molculas poseen tamao muy pequeo, se puede calcular el dimetro molecular por:
Tambin se puede calcular el peso molecular de un gas a travs de la ecuacin
La cual se obtiene tambin de la teora cintica molecular de los gases.Se mencion anteriormente que los subndices denotan a gases diferentes. Siempre que el valor de uno de los gases sea conocido (subndice 1), se puede calcular el valor del otro (subndice 2) a travs de las ecuaciones establecidas.Ests caractersticas (camino libre medio, viscosidad, dimetro molecular y viscosidad) se obtienen en el laboratorio haciendo pasar un gas a travs de un tubo el cual tiene conectados dos tubos mucho ms pequeos, uno para medir el peso molecular y otro para medir la viscosidad, midiendo el tiempo que utiliza el gas para pasar a travs de cada uno de los tubos pequeos segn lo que se quiera calcular. El tubo grande est sumergido en otro de dimetro ms grande pero de igual altura, el cual est lleno de agua. En la siguiente prctica se obtendrn las caractersticas ya mencionadas de los gases Nitrgeno (N2) y Argn (Ar).RESUMEN
En la siguiente prctica se busca obtener experimentalmente el peso molecular, la viscosidad, el camino libre medio y el dimetro molecular de los gases nitrgeno (N2) y Argn (Ar), para ello se hicieron pasar los gases a travs de un aparato especial para medir el peso molecular y la viscosidad de un gas. Este aparato consiste en un tubo de vidrio sumergido en otro de dimetro mayor, pero igual altura el cual est lleno de agua, el tubo de menor dimetro tiene un tapn de hule al cual est conectada una llave de vidrio en forma de T, la cual a su vez tiene dos llaves de paso, una por la que se hace pasar el gas al tubo y otra que tiene dos tubos pequeos, el ms largo y angosto de los tubos pequeos se utiliza para medir la viscosidad y el ms corto y ms ancho para medir el peso molecular. La experiencia consisti en medir el tiempo que cada uno de los gases tardaba en pasar por el tubo para medir viscosidad y el tiempo que tardaban en pasar por el tubo para medir el peso molecular. Para esto se haca pasar el gas al tubo abriendo la llave de paso correspondiente y cerrando la otra, primero por unos cuantos segundos hasta que el gas burbujear en el agua por un momento para asegurarse que el gas se midiera fuera el deseado, luego se cerraba la llave que haca pasar el gas y se abra la otra que segn para el lado que se abriera permita pasar el gas por el tubo para medir peso molecular o por el tubo de viscosidad, midiendo el tiempo que tardaban en pasar por el tubo de peso molecular o el de viscosidad. El tiempo para pasar por cada tubo se hizo de la misma manera, pero por separado y se realiz de la misma forma y en cinco oportunidades para cada gas, incluyendo el gas oxgeno del cual se conocan ya los valores de peso molecular, viscosidad, dimetro molecular y camino libre medio. A continuacin se muestran los datos obtenidos en la experiencia.
Tabla 1: tiempo requerido por el Oxgeno para pasar por el tubo para medir peso molecular y por el tubo para medir viscosidad
Medidat(s) Viscosidadt(s) Peso Molecular
132.0010.27
232.139.77
332.069.18
332.149.81
532.5710.14
Promedio32.189.834
Tabla 2: tiempo requerido por el Nitrgeno para pasar por el tubo para medir peso molecular y por el tubo para medir viscosidad
Medidat(s) Viscosidadt(s) Peso Molecular
131.099.49
230.669.47
330.619.80
330.489.25
530.619.21
Promedio30.699.44
Tabla 3: tiempo requerido por el Argn para pasar por el tubo para medir peso molecular y por el tubo para medir viscosidad
Medidat(s) Viscosidadt(s) Peso Molecular
135.6611.28
235.9711.24
335.8111.15
335.9611.27
536.2311.24
Promedio35.92611.236
Universidad de OrienteNcleo de SucreEscuela de CienciasDepartamento de Qumica Laboratorio de fisicoqumica I
PESO MOLECULAR, VISCOSIDAD, DIMETRO MOLECULAR Y CAMINO LIBRE MEDIO DE LOS GASES
Profesor:Marcos Loroo
Integrantes:Velzquez, Juan CI: Marn, Anahs CI: 17955942
Cuman, Mayo de 2011RESULTADOS
Tabla 4: Peso molecular, viscosidad, camino libre medio, y dimetro molecular para el Nitrgeno y el Argn y sus respectivos errores porcentuales
GasM(g/mol)%E (g/cm.seg)%EL(cm)%E%E
N229.49
Ar35.56
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
Chang, R. (2007).Qumica. (9 ed.).Mxico. McGraw-Hill
