Determinación del volumen molar y verificación de la hipótesis de Avogadro en gases

Objetivos

OBJETIVOS:

• Determinar el volumen molar de un gas.
• Comprobar la hipótesis de Avogadro.
• Comprender el concepto de reactivo limitante y de reactivo en exceso en una reacción química.
• Determinar las cantidades estequiométricas de los reactivos que se requieren para producir una determinada cantidad de productos.
• Determinar el rendimiento porcentual de una reacción química.

Introducción

INTRODUCCIÓN

Uno de los aspectos importantes que resaltan en esta experiencia es que uno de los productos de la reacción es un gas; este producto será recogido y se le determinará su volumen molar. Esta hipótesis establece que dos gases que posean el mismo volumen (a igual presión y temperatura) deben contener la misma cantidad de moléculas. Cada molécula, dependiendo de los átomos que la compongan, tendrá una masa determinada. Es así que puede hallarse la masa relativa de un gas de acuerdo con el volumen que ocupe. La hipótesis de Avogadro permitió determinar la masa molecular relativa de esos gases.

Analicemos el orden lógico que siguió

1. La masa de 1 litro de cualquier gas es la masa de todas las moléculas de ese gas.
2. Un litro de cualquier gas contiene el mismo número de moléculas que un litro de cualquier otro gas.
3. Por lo tanto, un litro de un gas posee el doble de masa de un litro de otro gas si cada molécula del primer gas pesa el doble que la molécula del segundo gas.
4. En general, las masas relativas de las moléculas de todos los gases pueden determinarse pesando volúmenes equivalentes de los gases.

En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) [P = 1 atm y T = 273 K] un litro de hidrógeno pesa 0,09 g y un litro de oxígeno pesa 1,43 g. Según la hipótesis de Avogadro, ambos gases poseen la misma cantidad de moléculas. La proporción de los pesos entre ambos gases es: 1,43 : 0,09 = 15,9 (aproximadamente 16). Es la relación que existe entre una molécula de oxígeno e hidrógeno: 16 a 1. Las masas atómicas relativas que aparecen en la tabla periódica están consideradas a partir de un volumen de 22,4 litros en CNPT.

Definición y estado de agregación

Gas: estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen forma ni volumen propios, adoptando el del recipiente que las contiene.

Gases ideales y ecuación

Gases ideales: un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos.

Ecuación de los gases ideales: P·V = n·R·T.

Volumen molar gaseoso

Volumen molar gaseoso: es el volumen ocupado por un mol de cualquier gas. El volumen molar de un gas en condiciones normales de presión y temperatura es de 22,4 litros; esto quiere decir que un mol de un gas y un mol de otro gas ocuparán el mismo volumen en las mismas condiciones de presión y temperatura.

Principio de Avogadro

Avogadro: volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas.

Presión y volumen de un gas

Presión de un gas: fuerza dividida entre el área que ejercen las moléculas de gas al chocar unas con otras y con las paredes de un sistema.

Volumen de un gas: son las dimensiones del espacio que ocupa un gas. En un sistema cerrado, el gas ocupa todo el volumen del sistema.

Variables que influyen en el comportamiento de los gases

Variables: presión, temperatura, cantidad, volumen, densidad.