Informe De Laboratorio PRÁCTICA 2: CAPAS MOLECULARES

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Rodrigo Farías Bustos
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MAURICIO POLANIA G7N23 SANTIAGO ALDANA G7N02 Presentado a: JAIME

1 Informe De Laboratorio PRÁCTICA 2: CAPAS MOLECULARES Presentado Por: JEAN NICOLAS HERNANDEZ BUITRAGO G7N16 ALEJANDRO GOMEZ G7N15 MAURICIO POLANIA G7N23 SANTIAGO ALDANA G7N02 Presentado a: JAIME VILLALOBOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Marzo 9 de 2016 Bogotá, Colombia

1. Resumen En el presente escrito, se describe el proceso metodológico para de la determinación del número de Avogadro mediante una práctica experimental.

2 1. Resumen En el presente escrito, se describe el proceso metodológico para de la determinación del número de Avogadro mediante una práctica experimental. Para ello se aplicarán conceptos de química básica, geometría y física, que, junto al procesamiento matemático, criterio y razonamiento permitirán la formulación de conclusiones e hipótesis. En general, analizaremos a continuación los antecedentes de las capas moleculares. La literatura reporta que aún pese al tamaño microscópico de átomos y moléculas, si se utiliza un método indirecto apropiado es posible conseguir una indicación del orden de magnitud de las dimensiones de algunas moléculas. Una pequeña cantidad de aceite situada sobre la superficie del agua se extenderá formando una película extraordinariamente delgada. El espesor de esta película es, por lo menos, igual al espesor de una molécula de aceite. Por ello, si podemos determinar el espesor de la capa de aceite, llegaremos a la conclusión de que el espesor de la molécula de aceite es igual o menor que el de la película. 2. Marco Teórico El número de Avogadro N, es el número de moléculas de cualquier gas contenidas en 22,4L de dicho gas a 0 C y 1atm de presión. Es imprescindible destacar que en los primeros años de este siglo J. Perrin calculó el número de Avogadro a partir del estudio teórico del movimiento Browniano de pequeñas partículas suspendidas en el agua o en otros líquidos y calcularon valores de N próximos a 6x10 23 (Hepler, 1968). Siguiendo el principio descrito, se calculará un valor aproximado de N y se compararán los resultados experimentales con respecto al teórico. Moléculas y Átomos: Tamaño Las moléculas y los átomos son tan pequeños que no podemos verlos para medir su tamaño. Sin embargo, utilizando un método indirecto es posible conseguir una indicación del orden de magnitud de las dimensiones de algunas moléculas. Hay diferentes métodos para dividir la materia en sus unidades fundamentales. Una forma es aplanar la materia hasta volverla tan delgada que llegue al límite impuesto por la unidad fundamental. Una pequeña cantidad de aceite situada sobre la superficie del agua se extenderá formando una película extraordinariamente delgada, el espesor de esta película es, por lo menos igual al espesor de una película de aceite. Por ello si podemos determinar el espesor de la capa de aceite llegaremos a la conclusión de que el espesor de la molécula de aceite es igual o menor que el de la película.

3 El Ácido Oleico El ácido oleico es un ácido graso Mono insaturado de la serie omega 9 típico de los aceites vegetales como el aceite de oliva, del aguacate, etc. Ejerce una acción beneficiosa en los vasos sanguíneos reduciendo el riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares. Su fórmula química empírica es C 18H 34O 2 (o bien, desarrollada, CH 3(CH 2)7CH=CH(CH 2)7COOH). Su nombre IUPAC es ácido cis-9-octadecanoico, y su nombre de taquigrafía de lípido es 18:1 cis- 9. Tiene la propiedad de formar una película muy delgada cuando se esparce en la superficie del agua. Una gota de ácido oleico puesto en la superficie del agua de un recipiente grande cubre toda la piscina y la película de aceite que aquí se forma no puede ser más delgada. Por lo tanto el espesor de la película de aceite es el tamaño de la molécula. El aceite oleico es un buen ejemplo de un material que se extiende fácilmente en forma de una capa delgada. Una gota de ácido oleico puro dejada caer sobre una pequeña piscina, cubriría completamente su superficie. Naturalmente si toda la superficie se recubriese, ya no podrías asegurar que la película pudiera hacerse más delgada. Para conseguir películas lo más delgadas posible, en un pequeño recipiente se utiliza una gota de una solución diluida de ácido oleico en alcohol (Perís, 1977). 3. Objetivos Encontrar el espesor de una capa molecular Encontrar el valor del número de Avogadro 4. Materiales Cubeta de Agua Solución de Ácido Oleico Alcohol Regla Polvo de licopodio 2 Goteros Probeta

4 5. Procedimiento 1. Se utiliza una solución de ácido oleico la cual se preparó así: a) En una probeta de 100 cm 3 con graduaciones de 5 cm 3 de ácido oleico y se agrega 95 cm 3 de alcohol. Se agita y se coloca en otro recipiente. b) En la misma probeta se mezcla 2.5 cm 3 de la solución anterior con 22.5 cm 3 de alcohol. Agite bien cada vez que la vaya a usar. Calcule la concentración C, del ácido oleico en la solución y su incertidumbre absoluta, ΔC, anótelos en el encabezamiento de la tabla 1. Realice los Siguientes pasos: 2. Mida en la probeta la cantidad de gotas de solución que hay en 1 cm 3 (Ng) Anote el valor en el encabezamiento de la Tabla En la cubeta limpia agregue agua hasta obtener una profundidad aproximada de 0.5 cm. 4. Espolvoree muy poco polvo de licopodio sobre la superficie del agua. Hágalo desde una altura aproximada de 50 cm, para que la capa de polvo sobre el agua quede uniforme. 5. Deje caer una gota de solución sobre la superficie desde una altura de 1 cm, mida el diámetro promedio del circulo (D). Su valor y su incertidumbre absoluta, D. Anótelos en la Tabla Deje caer otra gota (así tendrá dos) en la superficie, mida el diámetro promedio del circulo. Su valor y su incertidumbre anótelos en la Tabla 1. TABLA 1. C, es la concentración del ácido oleico en la solución y C su incertidumbre relativa. Ng, es el número de gotas de la solución/cm 3 y Ng su incertidumbre relativa. D es el diámetro promedio del circulo formado por el ácido oleico sobre el agua y d su incertidumbre relativa. C = 0.50%; C= 0.01% Ng (Numero de gotas/cm 3 ) = 19; Ng = 0.01% Δvsol(cm3) d(cm) Δd(%) 1 GOTA 0, ,00 ± 1 mm 2 GOTAS 0, ,70 ± 1 mm

5 6. Análisis Con los datos de la Tabla 1, haga los siguientes cálculos y los resultados repórtelos en la Tabla Volumen del ácido oleico utilizado. Gota 1: V ac = x 10-4 cm 3 Gota 2: V ac = x 10-4 cm 3 2. Área del circulo S Círculo 1= cm 2 Círculo 2= cm 2 3. Altura de la capa de Ácido Oleico sobre el agua, H, y su incertidumbre. Nota: Especificado en la tabla 2 4. Obtenga la Masa de una molécula de ácido oleico (M). Para este cálculo considere que la capa sobre el agua es monomolecular, que la molécula tiene forma cubica y su densidad es 0.89 g/cm 3 5. El número de Avogadro (No) y su incertidumbre ( No). Para este cálculo tenga en cuenta que el peso molecular del ácido es 282 g/mol. TABLA 2. V sol es el volumen de solución que se dejó caer sobre el agua. V ac es el volumen de ácido oleico que contiene la solución. A, es el área del circulo y H, es la altura de la capa sobre el agua y H su Incertidumbre. M es la masa de una molécula de ácido oleico. No, es el número de Avogadro y No su incertidumbre. Espesor del circulo h(cm) Volumen disol (ml) Masa (g) Vol molécula (ml) No de moleculas No de moles Número de Avogadro 1 3,077E-07 2,6316E-04 2,3421E-04 2,9127E-20 9,0348E+15 8,3053E-07 1,0878E+22 98,19 2 4,252E-07 5,2632E-04 4,6842E-04 7,68646E-20 6,8473E+15 1,6611E-06 4,1222E+21 99,31 Error Cuanto es: 7. H promedio: 3,66431 x10-7 cm= Aº ; No promedio: 7,50029x Calcule el porcentaje de discrepancia entre H promedio y el valor bibliográfico de 30 Aº: % 9. Calcule el porcentaje de discrepancia entre No promedio y el valor bibliográfico de 6.02 x : %

6 10. Escriba una ecuación para H y otra para No en las que aparezcan estas cantidades como funciones de los parámetros medidos: C, Ng, D. H = C Ng 0 1 ml Ng ( π D2 4 ) No = ( π D2 4 )3 (C Ng 0 1 ml ρ Vol disol ( Pm ) 7. Conclusiones Ng )2 El espesor hallado bajo el procedimiento establecido en la práctica fue igual para la primera gota de: x 10-7 cm, y para la segunda de: x 10-7 cm. El número de Avogadro para cada una de las capas fue la siguiente para la gota uno = x10 22, y para la segunda = 4.122x 10 21, con un alto porcentaje de error ya que hubo inconvenientes durante el desarrollo impidiendo una buena práctica del laboratorio. La determinación experimental del número de Avogadro más cercana a los valores teóricos presentados en la literatura, puede obtenerse consiguiendo una capa monomolecular con el fluido apropiado, partiendo de la suposición de que las moléculas son cúbicas. La mejor forma de conseguir el número de Avogadro, reduciendo la incertidumbre, es empleando técnicas de espectrografía de masas o por medio de investigaciones con rayos X de sustancias cristalinas. No obstante el método de J. Perrin es un método práctico y no requiere de otros equipos especiales, dando como resultado un número cercano al valor teórico. El resultado del número de Avogadro no es favorable de acuerdo al error estimado, que corresponde al 98,75% de desviación. Es importante el alto grado de vulnerabilidad al que el laboratorio se encuentra expuesto, como indicador del número de errores y la rata de frecuencia en la que suceden las imprecisiones al hacer uso de los equipos con una calibración defectuosa y factores externos que alteran la magnitud de la medida reportada.

7 Partiendo de los cálculos efectuados, se requeriría un mayor número de gotas de la solución para minimizar la desviación, debido a que la variable Δvsol es inherente al resultado final. Como la cuantificación de gotas de solución que hay en 1 cm 3 no es precisa, se puede aseverar que es influyente y al efectuar iteraciones con su valor correspondiente se concluye que mejoran los resultados. El diámetro de la superficie no es completamente medible, por efecto de la escasa simetría de la figura, razón por la cual se puede asumir que también es un factor crítico de incertidumbre.

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