Universidad de los Andes
Facultad de Bachillerato
Qumica Mdica 2013
Experimento:Determinacin experimental de la masa molar del
magnesio
Integrantes: Mara Ignacia Nazer
Josefina Puelma
Sebastin Reyes
Toms San Martn
Soledad Salazar
Carrera: Bachillerato en Medicina
Seccin 1, grupo 2
Fecha: 26 de agosto de 2013
1. IntroduccinEn este laboratorio que se realiz es necesario
tener en cuenta algunos conceptos bsicos:Cuando se realizan
mediciones experimentales de una cantidad determinada de sustancia
con distintos instrumentos, hay que estar conscientes de que en
estas siempre hay un margen de error, ya sea por la construccin del
instrumento (errores sistemticos) o las limitaciones de quin hace
las mediciones (errores casuales). Por esta razn hay metodologas
que se usan para hacer las mediciones ms precisas; incertezas
(error absoluto y error relativo) y las cifras significativas.La
precisin se refiere a cuanto concuerdan entre s los valores cuando
se mide varias veces la misma cantidad.Se habla de exactitud cuando
el valor medido es cercano al valor verdadero de la cantidad
medida, y se expresa en funcin del error.Por otro lado la incerteza
o error absoluto generalmente se considera como la mitad de la
graduacin ms pequea del instrumento. Por ejemplo una pipeta que
esta graduada de 1 ml en 1 ml la incerteza sera de 0,5 ml.
Tambin es necesario conocer el error relativo que corresponde a
la razn entre la incerteza absoluta y la cantidad medida.
Por ltimo, las cifras significativas de un nmero son todos
aquellos dgitos cuyo valor es conocido con certeza y el primer
dgito de valor incierto, con entera independencia de la coma
decimal.
En relacin al segundo experimento, es pertinente conocer:
El mol, es una unidad de cantidad como cualquier otro, por
ejemplo una docena, un tro, entre otros; pero sta equivale a 6,02 x
1023 partculas, molculas, tomos, electrones, etc.; es decir, el
nmero de Avogadro, en honor del cientfico italiano Amedeo
Avogadro.Para un mejor entendimiento, podemos definir segn el SI al
mol como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades
elementales (tomos, molculas u otras partculas) como tomos hay
exactamente en 12 gramos ( 0,012 kilos) del istopo de carbono
12.(1)
A partir de este nmero, se masa un mol de cada elemento de la
tabla peridica obteniendo as la Masa Molar (g/mol) de dicho
elemento. Se ha visto que 1 mol de tomos de carbono 12 tiene
exactamente una masa de 12 gramos y contiene 6,022 x 1023
tomos.(2)
Los elementos suelen combinarse formando nuevos compuestos a
travs de un proceso llamado reaccin. La estequiometra se utiliza
para calcular la cantidad de sustancia que reacciona, gracias a la
cual podemos obtener la cantidad de gramos, moles, litros, de
reactantes y/o productos.
Podemos calcular la cantidad de moles en una reaccin utilizando
la Ecuacin de Estado de los gases ideales, que est dada gracias a
la combinacin de las leyes de Boyle para una cierta cantidad de un
gas a temperatura constante, el volumen del gas es inversamente
proporcional a su presin (3), Charles el volumen de una cantidad
fija de un gas a presin constante, es directamente proporcional a
la temperatura (absoluta) Kelvin (4) y Avogadro a temperatura y
presin dadas, el volumen de un gas es directamente proporcional a
la cantidad de gas(5); sta es:
Presin x Volumen = moles x constante de los gases ideales x
Temperatura
Dnde:
La presin tiene que estar en atmsferas (1 atm = 760 milmetros de
mercurio, mmHg)
La temperatura siempre en grados Kelvin (0C = 273 K)
Y el volumen en litros (1 L= 1000 ml)
Constante de los gases ideales (R): 0,0821 L x atm/mol x KUn gas
ideal es un gas hipottico cuyo comportamiento de presin, volumen y
temperatura se puede describir completamente por la ecuacin. Las
molculas de un gas ideal no se atraen o repelen entre s Aunque en
la naturaleza no existe un gas ideal, las discrepancias de
comportamiento de los gases reales en mrgenes razonables, de
temperatura y presin no alteran en forma sustancial los clculos.
(6)
Para que una reaccin se efecte siempre hay un reactante que se
encuentra en mayor cantidad y otro que la restringe, conocido como
reactivo limitante. Por lo tanto, el reactivo limitante es el
reactivo que se consume por completo () el cual determina la
cantidad de los productos que se forman. (7)Experimento:
Determinacin experimental de la masa molar del magnesio.
2. Objetivos:Determinar la masa molar del magnesio con los datos
experimentales obtenidos, ocupando las relaciones estequiomtricas
de la reaccin. Para esto aplicar las variables que rigen el
comportamiento de los gases ideales.3. Metodologa resumida:
1) Armar el aparato a utilizar como se mostrara en la imagen
siguiente:
2) Llenar un vaso de 1 litro hasta 700 mL aproximadamente.3)
Llenar la probeta en un lavatorio y luego introducirla invertida
dentro del vaso, preocupndonos de que no queden burbujas.4) Verter
los 15 ml de agua destilada en el tubo de ensayo y agregar 3 ml de
cido clorhdrico, concentrado a 37,5% p/p, de densidad 1,19 g/ml
(calcular la concentracin final de la solucin).5) Conectar la
probeta y el tubo de ensayo por medio de la manguera, logrando la
figura anterior.
6) Medir la temperatura del agua antes de la reaccin
(temperatura inicial).
7) Destapar el tubo de ensayo, introducir la cinta de magnesio y
cerrar el sistema lo ms rpido posible. Se inicia la acumulacin de
hidrgeno en la probeta.8) Terminada la reaccin, esperamos varios
minutos para que el hidrgeno alcanzara una temperatura lo ms
parecida a la del ambiente. Retirar el codo de vidrio de la parte
inferior de la probeta.9) Tomar la temperatura del agua
(temperatura final).10) Ver el volumen de gas recogido en la
probeta.11) Con una regla medir el nivel del agua en la probeta,
para tener la columna de agua.12) Anotar todos los datos
obtenidos.
4. Datos experimentales:
Masa del magnesio: 0,0686 grsTemperatura del agua en el interior
de la probeta (Ti: 14 0.5C - Tf: 15 0.5C) 15CVolumen de hidrogeno:
32 0.5 mLAltura de la columna de agua: 8,7 cmPresin atmosfrica:
1,0051 x 105 PaPresin total del gas = presin atmosfrica presin de
columna de agua presin de vapor de agua.Clculos y Resultados:
Temperatura Inicial (Ti): 14C + 273 287 K
Temperatura Final (Tf): 15C + 273 288 K
Temperatura a utilizar: 15 C + 273 288 K Volumen del gas de H2:
32mL x 1L 0,032L Concentracin final de HCl(ac):
M = %m/m x densidad x 10 = 37,5%m/m x 1,19 g/mL x 10M = 12, 259
M x V = n
12, 259 x 0,003 = n
n = 0,036777 moles de HCl(ac)Mfinal= 0,036777 moles = 2, 0432
Presin columna de agua: 8,7cm
Equivale:103,3cm de agua = 1 atm X=0,084220716 atm
8,7 cm de agua
Presin de vapor de agua: 15C
Equivalen:18C = 15,47 mmHg
15C
760 mmHg = 1 atm
12,891mmHg Presin atmosfrica: 1,0051x105 Pa
Equivale: 1,013x105 Pa = 1 atm
1,0051x105 Pa Presin total del gas = Presin atmosfrica Presin de
columna de agua Presin de vapor de agua.X= 0,992 atm 0,084 atm
0,0169 atm = 0,891 atm
Ahora aplicamos la ecuacin de los gases ideales:
P(atm) x V(L) = n x R(Lxatm/MolxK) x T(K)
0,891 atm x 0,032 L = n mol x 0,082 L x atm/mol x K x 288Kn=
1,207 x 10-3 moles de H21mol de Hidrgeno es a 1 mol de Magnesio
(segn los coeficientes estequiomtricos)
Mg (s) + 2HCl (ac) Mg(Cl)2 (ac) + H2 (g)Masa molar de Mg: PM = g
0,0686 g = 56,8202 g/mol
N - Porcentaje de error entre la medida experimental de la Masa
Molar y la terica:
Terica: 24,3 g/m
Experimental: 56,8202 g/mol
% de error: 100% = 24,3
X 56,8202
X= 233,82% por lo tanto el % de error sera: 133,82%
Discusiones
Para poder cumplir con el objetivo principal del experimento
(determinar el peso atmico del magnesio), fue de gran importancia
fijarse en cul de los dos reactivos de la ecuacin era el
limitante.
Mg (s) + 2HCl (ac) MgCl2 (ac) + H2 (g)
En el caso de esta reaccin, el reactivo limitante es el
magnesio, pues es ste el que est en menor cantidad y por lo tanto
no es suficiente para consumir todo el cido clorhdrico. En otras
palabras, el magnesio es la causa de que se produzca cierta
cantidad de productos y no ms.
Este dato es trascendental, pues era necesario que se consumiera
toda la masa de magnesio que se agreg a la solucin, para as poder
determinar mediante la relacin estequiomtrica entre el magnesio y
el hidrgeno (1:1) el nmero de moles que reaccionaron y
posteriormente el peso atmico de este elemento. Si el magnesio no
reacciona completamente, no se podra determinar su masa molar
exacta.
El elevado porcentaje de error que obtuvimos pudo deberse a una
serie de causas:
En primer lugar, si bien pudo haber afectado en el clculo el
hecho de que se haya escapado hidrgeno antes de poner el tapn o que
haya entrado aire al tubo de ensayo antes de colocar el mismo, el
porcentaje de error fue tan alto porque creemos que haba una fuga
de hidrgeno en la manguera, hecho que fue comprobado cuando uno de
nuestros integrantes sell con su mano un sector de la manguera y
volvi a aumentar el volumen de H2 en la probeta.
En segundo lugar, a pesar de haber realizado todas las medidas
cuidadosamente, stas siempre presentan un margen de error que se
traduce en una variacin del peso atmico del magnesio calculado
experimentalmente. Lo anterior se debe a que todos los instrumentos
de medicin utilizados (pipetas, probetas, termmetros y reglas)
presentan algn grado de incerteza o, en el caso del uso de pipetas
o probetas, al verter su contenido dentro de otro instrumento, pudo
haber quedado parte de este contenido adherido a las paredes de
este recipiente.
En tercer lugar, hay que considerar que como principiantes en
trabajos de laboratorio no contamos con la experiencia necesaria
para tener el conocimiento preciso sobre cmo medir y utilizar todos
los materiales. Estos son los llamados errores casuales (humanos).
Ms an, siempre est el riesgo de errar en los clculos matemticos en
que generalmente se aproxima para reducir el nmero de decimales. De
esta manera, los resultados obtenidos son cada vez menos precisos.
En resumen, aunque existieron diversos factores que determinaron el
porcentaje de error obtenido, tanto sistemticos como casuales;
creemos que el principal fue la fuga de hidrgeno, producto del
orificio de la manguera. En consecuencia a todo lo anterior, el
peso atmico del magnesio presenta un porcentaje de error de un
133,82% con respecto al original que son 24,3 g/mol.
Con respecto al carcter trmico de la reaccin, cabe agregar que
la reaccin realizada fue de carcter exotrmico, porque al agregar el
magnesio al cido, el tubo de ensayo que los contena se comenz a
calentar cada vez ms, hecho que hizo deducir que la reaccin
liberaba calor. Esta liberacin de calor se vio respaldada por los
las mediciones de temperatura al final de la reaccin, las cuales
variaron en 1 C, la baja variacin pudo deberse a que ella fue
tomada desde el agua, que es un buen termorregulador.
Conclusin:
En conclusin a este experimento, se puede decir que es posible
llegar a obtener el peso atmico del Magnesio a partir de los datos
tomados durante el experimento y la reaccin dada, relacionando toda
esta informacin mediante la ley de los gases ideales y relaciones
estequiomtricas. En cualquier clculo de una reaccin realizada
experimentalmente, el elemento estudiado debe ser el reactivo
limitante.
La fuga del hidrgeno fue la principal causa del gran porcentaje
de error.
Siempre debe considerarse el grado de incerteza de los
materiales en los resultados finales.
Adems de los errores sistemticos, hay que tomar en cuenta
nuestra inexperiencia en trabajos de laboratorio.
La reaccin es exotrmica, ya que la temperatura subi en un grado
y se senta al tacto.
Ante la exposicin a los errores antes mencionados, es preferible
repetir varias veces el experimento junto con todos los clculos y
medidas que este implica, con el fin de ir adquiriendo cada vez ms
precisin en los resultados obtenidos.
Bibliografa
(1) Chang, Raymond. Qumica, ao 2010, dcima edicin. Editorial
McGrawHill, p. 82.
(2) Chang, Raymond. Qumica, ao 2010, dcima edicin. Editorial
McGrawHill, p. 82.
(3) Petrucci, Harwood y Herring. Qumica General, ao 2003, octava
edicin. Editorial Pearson educacin, S.A., p. 181.(4) Petrucci,
Harwood y Herring. Qumica General, ao 2003, octava edicin.
Editorial Pearson educacin, S.A., p. 183.
(5) Petrucci, Harwood y Herring. Qumica General, ao 2003, octava
edicin. Editorial Pearson educacin, S.A., p. 186.(6) Chang,
Raymond. Qumica, ao 2010, dcima edicin Editorial McGrawHill, p.
185.(7) Petrucci, Harwood y Herring. Qumica General, ao 2003,
octava edicin. Editorial Pearson educacin, S.A., p. 122.1000 mL
36,45 g/mol
Peso molecular
0,018 mL
x
X= 12,891 mmHg
x
X= 0,0169 atm
x
x
X=0,992 atm
1,207 x 10-3 mol
g/mol
g/mol
