informe laboratorio fisicoquímica presión de vapor

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Laboratorio de Fisicoquímica AI Informe 2: Termoquímica UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUÍMICA LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA AI PRÁCTICA N°3: PRESIÓN DE VAPOR Profesor: Nora Rojas Pérez Alumno: Carlos Alberto Aldahir Romaní Yerrén Código: 13070021 Fecha de Realización de la Práctica: 26/04/16 Fecha de Entrega de informe: 03/05/16 Lunes 02:00pm -0600pm Página 1 Lunes 02:00- 06:00pm

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Page 1: Informe Laboratorio Fisicoquímica Presión de Vapor

Laboratorio de Fisicoquímica AI Informe 2: Termoquímica

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUÍMICA

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA AI

PRÁCTICA N°3: PRESIÓN DE VAPOR

Profesor: Nora Rojas Pérez

Alumno: Carlos Alberto Aldahir Romaní Yerrén Código: 13070021

Fecha de Realización de la Práctica: 26/04/16

Fecha de Entrega de informe: 03/05/16

LIMA, PERÚ

2016 – I

Lunes 02:00pm -0600pm Página 1

Lunes 02:00-06:00pm FQAI Grupo A

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INDICE

RESUMEN 3

INTRODUCCIÓN 4

PRINCIPIOS TEORICOS 5

DETALLES EXPERIMENTALES 7

TABULACION DE DATOS Y RESULTADOS EPERIMENTALES 8

EJEMPLOS DE CALCULOS 10

ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RSULTADOS 12

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 13

BIBLIOGRAFÌA 14

ANEXOS 15

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RESUMEN

La práctica tiene como objetivo la determinación de la presión de capor de los líquidos mediante el Método Estático a temperaturas mayores que la ambiental y calcular el calor molar de vaoporización del líquido, las condiciones en el laboratorio son de 756 mmHg, 24ºC y 96% de humedad relativa. Para la práctica se debe tener conocimientos sobre calor latente de vaoporización, la relación presión de vapor – temperatura establecida por la ecuación de Clausius - Clapeyron

Se pudo obtener el calor molar de vaporización el cual es 8680.21 cal/mol con un porcentaje de error de 10.69%.

Algo que rescatar de la experiencia es que el método utilizado en la práctico no fue muy preciso ya que no nos permitió acercarnos lo suficiente al valor teórico. Es por ello que se recomienda el uso de otro método en caso sea necesario el contar con la precisión en la práctica

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INTRODUCCIÓN

La presión de vapor es un estado en equilibrio dinámico entre la fase líquida y la fase gaseosa de una sustancia. Sabemos que todos los líquidos son capaces de producir vapor, esto se da cuando la temperatura del medio aumenta logrando así que muchas moléculas del líquido escapen hacia el espacio libre y produciéndose así el vapor; con ello podemos decir que hay un equilibrio dinámico entre las moléculas que escaparon y las moléculas que vuelven.

Para la presión de vapor se sabe que es independiente de la cantidad de muestra que se analiza, sin embargo va depender en gran medida de la naturaleza de la misma.

La determinación de Calor de Vaporización es de vital información. La información del Calor de Vaporización es usada mucho en los procesos industrial que requieren de un Caldero.

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PRICIPIOS TEÓRICOS

a) Presión de vapor

La Presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado

b) Variación de la presión de vapor con la temperatura

La presión de vapor cambia muy poco al aumentar la temperatura, a medida que aumenta la temperatura, la presión de vapor muestra una rapidez de cambio cada vez mayor y a temperaturas muy elevadas la pendiente de la curva se hace muy pronunciada, la presión de vapor en términos de la temperatura muestra un comportamiento exponencial.

Al graficar el logaritmo de la presión (log P) en función del reciproco de la temperatura absoluta (T-1) se obtiene una línea recta con pendiente negativa. En cada líquido, se puede obtener una recta de diferente pendiente.

Usando la herramienta matemática, la ecuación de Clausius – Chapeyron tenemos lo siguiente :

dPdT

= ∆ Hv(Vg−Vl )T

= ∆ HvT ∆V

Donde: ∆Hv = Entalpia o calor molar de vaporización Vl, Vg= volúmenes de liquido y gas dP/dT = variación de presión de vapor con la temperaturaIntegrando la formula anterior obtenemos :

LnP=−∆HvRT

+c

Donde:∆Hv = entalpia o calor molar

Al Graficar Ln P vs 1/T se obtiene una línea recta cuya pendiente es -∆Hv/R y a partir de ello se puede hallar ∆Hv

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c) Calor latente de vaporización (λv)

Es aquel calor necesario para el cabio de estado de liquido a gas por cada gramo de sustancia, que se obtiene generalmente a 1atm de presión. Para una mol se expresa como ∆Hv. Este calor se relaciona con el cambio de energía interna mediante la siguiente expresión:

∆U=∆ H−∆ (PV )

Donde a presiones moderadas ∆V =Vg, volúmenes de vapor formado, ya que el volumen del líquido puede despreciarse, el volumen de vapor puede calcularse mediante la ley del gas ideal : nRT/P.

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DETALLES EXPERIMENTALES

MATERIALES

- Se contó con el equipo para determinar presión de vapor por el método estático el cual costa de un

Matraz con tapón bihoradado Termómetro 0-100 ºC Manómetro Llave de doble vía Cocinilla

PROCEDIMIENTO EXPERIEMENTAL

A) Método Estático

- Se armó el equipo según se indica en la guía. El balón del equipo se encontraba ya con el agua estilada hasta 1/3 de su volumen total y la llave se encontró abierta al ambiente. Se calentó el agua del balón hasta llevar a ebullición por medio de la cocinilla eléctrica y una vez llegado a la temperatura de 100ºC, se retiró la cocinilla y se cambió la posición de la llave hacia el manómetro. El mercurio en el manómetro comenzó a cambiar de posición y se tomó nota de su desplazamiento desde los 99ºC hasta los 80ºC anotando por intervalos de 1ºC .Luego se cambió la posición de la llave hacia el ambiente para evitar el desplazamiento del mercurio hacia el balón.

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TABLA DE DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES

Tabla N°1: Condiciones de Laboratorio

Temperatura (°C) Presión (mmHg) Humedad Relativa (%)24 756 96

Tabla N°2: Presion VS Temperatura

Temperatura (ºC) h1(cm) Diferencia de alturas (cm) Presión Manométrica (mmHg)

99 1.5 3 3098 2.9 5.8 5897 3.9 7.8 7896 5 10 10095 5.9 11.8 11894 7 14 14093 7.9 15.8 15892 8.9 17.8 17891 9.8 19.6 19690 10.6 21.2 21289 11.4 22.8 22888 12.3 24.6 24687 13.1 26.2 26286 13.8 27.6 27685 14.6 29.2 29284 15.2 30.4 30483 15.9 31.8 31882 16.6 33.2 33281 17.2 34.4 34480 18 36 360

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Tabla Nº3: Presiones de Vapor de Agua (Pv) Experimentales, Ln de Pabs, Inversas de las Temperaturas en º K

Tabla Nº4: Datos teóricos

R(cal/mol.K) 1.987∆HexpPromedio(cal/mol) 9720

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T (º C) T(°K) 1/ T(°K) x 10 -3 Pabs =(Patm – Pmano)

(mmHg)

Ln Pabs

(mmHg)

∆Hexp

(cal/mol)

99 372 2.688726 6.588 10969.2

98 371 2.695698 6.548

97 370 2.702678 6.519 8952.41

96 369 2.710 656 6.48695 368 2.717

638 6.458 9392.4794 367 2.724

616 6.42393 366 2.732

598 6.3949025.07

92 365 2.739578 6.360

91 364 2.747560 6.328

7613.8490 363 2.754544 6.299

89 362 2.762528 6.269 9088.28

88 361 2.770 510 6.23487 360 2.777

494 6.202 7190.4086 359 2.785

480 6.17485 358 2.793

464 6.140 6602.7184 357 2.801

452 6.11483 356 2.808

438 6.082 8035.7482 355 2.816

424 6.05081 354 2.824

412 6.021 9931.9880 353 2.832 396 5.981

∆HexpPromedio(cal/mol) 8680.21

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EJEMPLOS DE CÁLCULOS

Calculo para la presión absoluta Sabemos que la presión absoluta o también la llamamos presión de vapor está dada por la siguiente formula:

Pv=Patm−Pman

Donde la Patm = 756 mmHg

Caso N°1 : tenemos una temperatura de 99°C y una presión manométrica de 40 mmHg, entonces aplicando la formula anterior tenemos:

Pv=756mmHg−30mmHg=726mmHg

Por lo tanto podemos decir que se trabaja de la misma manera para las demás temperaturas hasta llegar a la temperatura final que en este caso es 80°C

Calculo para el calor molar - De la primera ecuación de clausius-clapeyron tenemos :

dPdT

= ∆ Hv(Vg−Vl )T

= ∆ HvT ∆V

- Integrando logramos obtener:

LnP=−∆HvRT

+c

- La segunda ecuación de clausius-clapeyron

2.3 log( P2p1 )=∆HvR (T 2−T 1

T 2.T 1 )

- Haciendo algunos cambios tenemos una fórmula más manejable:

∆ Hv=ln(P2P1 )R( T 2.T 1

T 2−T 1 )

- Hacemos uso de esta última ecuación para hallar el calor molar o entalpia de la siguiente manera:

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∆ Hv=ln( 698726 )∗1.987∗( 371∗372

371−372)

∆ Hv=¿10969.2

- Así sucesivamente con los demás datos. Y finalmente se halla el promedio del calor molar: ∆Hv=¿8680.21

Calculo para el calor molar

%E=∆ HvTeórico−∆HvExperimental

∆HvTeóricox100=

9720 calmol

−8680.21 calmol

9720 calmol

x 100=10.69 %

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DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En el presente informe se obtuvo un error porcentual 10.69% con respecto al calor molar de vaporización, estos valores tan altos de error se pueden explicar de la siguiente manera:

Al inicio del calentamiento del agua, notamos que las distancias de mercurio dentro del manómetro no estaba en equilibrio, tratamos de mejorarlo en el instante pero no se pudo corregir por completo. Hubo una pequeña variación en las distancias de alturas de mercurio al iniciar la práctica.

Un factor que pudo influir es el hecho de que la tapo del balón pudo no cerrar bien el sistema dando paso a una posible fuga.

Al colocar el papel milimetrado en la pared del tubo en U se tuvo que cortar y pegar una tira muy larga y cuando anotábamos el papel milimetrado, este estaba un poco inclinado.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- Al finalizar la práctica podemos concluir que luego de hacer los cálculos se logró determinar la presión de vapor, se logró demostrar la relación que guarda la temperatura con la presión y por último el cálculo del calor molar de vaporización del líquido.

- El método utilizado no es muy preciso para obtener u valor cercano al calor de vaporización teórico.

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BIBLIOGRAFIA

- CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica, segunda edición. México: Fondo Educativo Interamericano S.A., 1974. Pág. 785.

- Mrgarita canales, tzasna hernandez, Samuel meraz, Ignacio Peñalosa “fisicoquímica vol. I” 1992-200 Editor Mc jose Avila Valdivieso UNAM Pag.118

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ANEXOS

CUESTIONARIO

1. Analice la relación que existe entre los valores de calor molar de vaporización y la naturaleza de la sustancias.Ya que el calor de vaporización viene dada en unidades de cal/mol, eso brinda una leve idea que si depende de la naturaleza de la sustancia. Si el calor de vaporización está dada por mol de sustancia, esta dependería de su masa molar y esta a su vez depende de cuáles son los átomos que conformen la sustancia. Por lo tanto, la naturaleza de la sustancia es un factor importante.

2. Explique el método de saturación gaseosa para determinar la presión de vapor de los líquidos.Se burbujea lentamente un volumen conocido de un gas inerte a través de un líquido , el cual se mantiene a temperatura constante en un termostato. La presión de vapor se calcula mediante una determinación de la cantidad de vapor contenido en el gas saliente o por la pérdida de peso del líquido.

3. Adjunte y comente brevemente una publicación científica indexada de los últimos 5 años en referencia al estudio realizado.

SCOPUS es una base de datos de artículos científicos indexados, sin embargo, no permite la descarga completa del articulo si es q no se paga cierta cantidad de dinero, se adjunta la búsqueda del abstract del artículo

El artícula trata sobre un método para determinar la presión de vapor mediante la programación genética, el cual es un método nuevo que permite liberarse de los inconveninentes con otros métodos como grandes desviaciones cerca de la temperatura crítica y punto triple o de que tienen un gran número de parámetros ajustados de compuesto específico y por lo tanto la necesidad inconveniente de tener a mano grandes tabulaciones de cientos de parámetros del modelo.

Menciona que solo es necesario contar con el punto de ebullición y el Peso Molecular como variables a necesitar.

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