COLEGIO FERNANDO GONZALEZ OCHOA IED Gonzalistas con actitud crítica, responsable y asertiva. LABORATORIO No 3. LEYES DE GASES IDEALES

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Salvador Escobar Revuelta
hace 6 años
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Marco Teórico Cerca de 570 años antes de Cristo, Anaxímedes pensaba que el aire era el material del que estaba constituido todo el universo.

Recién en el año 1600, Jean Baptiste van Helmont descubrió la importancia que tenía el aire en la formación de material biológico en los árboles.

1 COLEGIO FERNANDO GONZALEZ OCHOA IED Gonzalistas con actitud crítica, responsable y asertiva LABORATORIO No 3. Objetivos LEYES DE GASES IDEALES Obtener gases en el laboratorio; medir las propiedades físicas de los gases; establecer relaciones entre las propiedades físicas de los gases a partir de gráficos. Marco Teórico Cerca de 570 años antes de Cristo, Anaxímedes pensaba que el aire era el material del que estaba constituido todo el universo. Propuso que el resto de los materiales se formaban cuando el aire se comprimía al irse acercando a la Tierra. Recién en el año 1600, Jean Baptiste van Helmont descubrió la importancia que tenía el aire en la formación de material biológico en los árboles. Este médico flamenco consideró a los gases como materia desordenada y sin forma (gas deriva de una palabra flamenca que significa caos). Muchos científicos de la época comenzaron a estudiar las propiedades físicas de los gases. Se estableció que tenían masa (antes suponían que no) como el resto de los materiales y se inició el estudio de la «química neumática». El físico y matemático italiano Evangelista Torricelli demostró que el aire ejercía presión sobre una columna de mercurio e inventó el barómetro, que medía la presión según la altura de dicha columna (Presión). De esta manera se establecieron empíricamente las leyes de los gases que relacionan las distintas variables que los caracterizan (temperatura, volumen, presión y cantidad de gas). ACTIVIDADES Actividad 1. Obtención de un gas en el laboratorio y medición de su volumen Según la teoría cinética, la materia está constituida por partículas pequeñas en continuo movimiento. En el caso de los gases, dichas partículas se mueven al azar en todas direcciones y se encuentran muy separadas entre sí. Un gas puede caracterizarse por diferentes variables, como la temperatura a la que se encuentra, la presión que ejerce, el volumen que ocupa y la cantidad de gas que se esté analizando. y Reactivos Bata, Guantes, Tapabocas Una botella plástica Globos (10 bombas) Una cucharita Balde o recipiente plástico de boca ancha Reactivos Agua Bicarbonato de sodio Vinagre (500 ml)

2 Procedimiento 1. Coloquen 100 ml de vinagre en una botella. 2. Coloquen una cucharadita de bicarbonato en un globo. 3. Sujeten el globo en la boca de la botella, con cuidado para que no se caiga el bicarbonato. 4. Levanten el globo y dejen que el bicarbonato entre en contacto con el vinagre. 5. Observen qué sucede con el globo a medida que va ocurriendo la reacción. a. Cómo podrían medir el volumen de gas obtenido? Ayuda: recuerden a Arquímedes, Fuerza de empuje y Principio de Arquímedes. Además, consideren que el dióxido de carbono es insoluble en agua. Seguir el procedimiento del video b. Realicen otras experiencias agregando 2 y 3 cucharaditas de bicarbonato. Comparen el tamaño de los globos y anoten los volúmenes de las tres experiencias. c. Junten toda la información en una tabla. Incluyan las cantidades de reactivo utilizadas y el volumen de gas obtenido. d. Sin realizar el experimento, qué volumen de dióxido de carbono esperarían obtener en el laboratorio si agregaran 6 cucharaditas de bicarbonato de sodio? Resultados Experimento No 1 Cantidad de Bicarbonato (g) Volumen de CO 2 obtenido (ml) Otra observación No 2 No 3 Análisis de Resultados 1. Qué relación existe entre la cantidad de gas generado en la reacción y el volumen que ocupa? 2. Cómo podrían explicar el comportamiento del gas dentro del globo?

3 Actividad 2. Ley de Boyle Robert Boyle ( ) se propuso averiguar si había alguna relación entre el volumen que ocupa un gas dentro de un recipiente y la presión que soporta (manteniendo la temperatura constante). Colocó un gas en un cilindro con un émbolo (como el de las jeringas) y midió los diferentes volúmenes a distintas presiones (según la altura del émbolo). En la tabla se pueden observar datos como los que obtuvo Boyle. Tabla 1. Datos de presión y volumen para una cierta cantidad de un gas Parte A. Graficar variables Un gráfico de datos experimentales bien elaborado es una organización efectiva de datos para poder observar tendencias, descubrir relaciones entre los datos o predecir información. Por eso es tan importante aprender a construir gráficos adecuadamente y a extraer información a partir de ellos. Analizando los datos que se presentan en la tabla anterior, traten de encontrar una relación entre ambas variables, como lo hizo Boyle. a. Construya la gráfica con los valores de volumen (eje x) y presión (eje y) b. Qué relación encuentran entre el volumen y la presión? Son directa o inversamente proporcionales?

4 c. Pueden relacionarse a través de una ecuación matemática sencilla? Experimento Se puede observar que al aumentar la presión (P) disminuye el volumen (V), es decir que son inversamente proporcionales. Si se multiplican los valores de P y V, se observa que siempre se obtiene el mismo número. Boyle enunció la ley que lleva su nombre de la siguiente manera: A temperatura constante, el volumen ocupado por una determinada masa de gas es inversamente proporcional a la presión. P V = constante Para imitar el experimento de Boyle se pueden utilizan diferentes dispositivos, por ejemplo: Bata, Guantes, Tapabocas Jeringas de 10 ml y 15 ml (grande) Papel milimetrado Globos pequeños Reactivos Agua

5 Procedimiento 1. En primer lugar sacamos totalmente el émbolo de la jeringa, llenamos un globo de aire y lo introducimos en la jeringa. Luego colocamos el émbolo sin introducirlo del todo y tapamos el agujero pequeño de la jeringa con un dedo. 2. Al empujar el émbolo vemos que disminuye el volumen del globo. 3. Ahora metemos el globo lleno de aire en la jeringa y colocamos el émbolo introduciéndolo hasta el fondo (sin aplastar el globo). Luego tapamos el orificio pequeño de la jeringa con un dedo y tiramos del émbolo. En este caso vemos que aumenta el volumen del globo. 4. Tapar el orificio de la jeringa, ir bajando el émbolo a diferentes alturas y anotar el volumen y la altura 5. Calcular la presión ejercida con la siguiente formula, donde d es la densidad del aire (1.2 kg/m 3 ); h La altura de la columna de la jeringa y g la gravedad (9,8N/kg) Resultados P=d g h Tabla No 1. Presión y volumen Presión Volumen Tabla No 2. Presión y 1/V Peso 1/V Análisis de Resultados 1. Sobre la base de los gráficos obtenidos, encuentren una relación entre presión y volumen. Relacionen con la Ley de Boyle.

6 Actividad 3. Ley de Charles Este experimento nos demuestra que la temperatura es directamente proporcional al volumen y de esta manera se comprueba la ley de charles Procedimiento Bata, Guantes, Tapabocas Globos Fuente de Calor (una vela) Una olla (opcional) Una botella plástica Reactivos Agua Llenamos la olla de agua para que a la hora de meter la botella de plástico dentro no se funda ó Se puede calentar la botella con agua directamente con la vela con la precaución de no fundirla La ponemos en una fuente de calor y ponemos un globo en la boca de la botella que será la muestra de que el gas se expande y con esto llenaremos el globo. Retiramos la olla para que no se sobrecaliente e introducimos la botella. En escasos segundos podemos apreciar como el globo se levanta automáticamente. Enfriar el efecto contrario enfriamos la botella con lo que el gas se contrae y el globo se vuelve a desinflar. Análisis de Resultados 1. Qué relación existe entre la temperatura y el volumen que ocupa un gas? 2. Qué relación existe entre la temperatura y la presión de un gas? Referencia Bibliográfica de la ley de charles.html Chang, R. (2010). Química (10a ed. Ed,). Recuperado a partir de

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