DETERMINACIÓN DE R

OBJETIVOS: Medir experimentalmente la constante de los gases R.

MATERIALES:

• Tubo graduado
• Tapón agujereado
• Alambre de cobre
• Magnesio
• Ácido clorhídrico comercial
• Termómetro
• Vaso de precipitados grande

SEGURIDAD:

• No usar lentillas al manejar el ácido.
• Usa gafas de seguridad y guantes para manejar el ácido.
• El ácido clorhídrico comercial es fumante (desprende vapores de HCl). Evitar inhalarlo. Si es preciso, manejarlo bajo campana de gases o en lugar bien ventilado.
• El ácido clorhídrico es corrosivo, en caso de contacto con la piel, lavar con agua abundante.

PROCEDIMIENTO:

1. Pesa uno de los trozos de magnesio en la balanza analítica. Si se aprecia signos de óxido (no está brillante y limpio), introducirlo brevemente en un poco de ácido clorhídrico:agua 1:1 para eliminarlo, enjuagarlo con agua y secarlo con papel antes de pesarlo.
2. Engánchalo al hilo de cobre.
3. Llena el vaso de precipitados grande con agua.
4. Vierte unos 2 mL de ácido clorhídrico concentrado en el tubo graduado.
5. Llénalo hasta arriba con agua, vertiendo ésta lentamente para evitar en lo posible la mezcla y difusión del clorhídrico concentrado, que, por su mayor densidad, permanecerá en el fondo del tubo.
6. Coloca el tapón agujereado al tubo, haciendo que el trozo de magnesio enganchado al hilo de cobre quede dentro  del tubo, y fijado por el tapón.
7. Invierte rápidamente el tubo e introdúcelo en el vaso de precipitados anteriormente llenado con agua.
8. Deja que la reacción transcurra: el gas liberado se acumula dentro del tubo, desplazando al agua, y posibilitando su medida.
9. Una vez terminada la reacción, nivel el tubo verticalmente para hacer que el nivel del agua dentro y fuera coincidan. En ese momento, anota el volumen marcado por el gas en el tubo. Anota también la temperatura del agua y la presión atmosférica, que coincide con la del gas del interior del tubo.
10. Los líquidos pueden tirarse por el desagüe.
11. Repite el experimento completo con otros dos trozos de magnesio.

REACCIÓN PRODUCIDA:

La reacción que tiene lugar entre el magnesio y al ácido clorhídrico es:

2HCl  +Mg=  H₂(gas)+ MgCl₂

Básicamente lo que significa es que cuando reaccionan dos moléculas de ácido clorhídrico con un átomo de magnesio, se produce hidrógeno por un lado y cloruro de magnesio por otro. En este experimento, al estar el HCl (ácido clorhídrico) en el agua, el hidrógeno que se produce en la reacción, al ser un gas, se va hacia arriba, y el MgCl₂ (cloruro de magnesio), al ser un enlace iónico, es soluble en agua, y por lo tanto no se ve a simple vista dónde está, pero en realidad está en el agua.

FÓRMULA PARA CALCULAR R:

Partiendo de la ecuación de los gases comunes:

P·V=n·R·T

Tenemos que la fórmula utilizada para averiguar R es :

(P·V)/(n·T)=R

RESULTADOS:

Tabla del valor de R según sus cualidades y de su entorno. Estas cualidades son las que están recogidas en la fórmula de los gases perfectos.

CALCULOS NECESARIOS:

Para poder obtener el valor de R, basta con aplicar la fórmula [(P·V)/(n·T)]. Por lo tanto, los cálculos que hemos realizado son:

Experimento 1: R= (9.737 · 0,0125) / (0,000510288 · 293) = 0,082

Experimento 2: R= (9.737 · 0,0126) / (0,000469136 · 293) = 0,090

Experimento 3: R= (9.737 · 0,0106) / (0,000444444 · 293) = 0,080

CONCLUSIÓN Y EVALUACIÓN:

En esta práctica de laboratorio hemos realizado un experimento en el que hemos puesto a prueba la ley de los gases perfectos, de forma que hemos tomado los valores que se necesitan (presión, temperatura, moles y volumen) para poder utilizar la ecuación de los gases perfectos excepto el valor de la constante R, para averiguarlo a partir de la ecuación. Para ello hay que despejar la R en la ecuación original (P·V=n·R·T), de forma que se quedaría así: (P·V)/(n·T)=R

Todos los datos necesitados para calcular R están recogidos en una tabla, la cual hemos visto anteriormente. Como podemos ver en nuestra tabla, los  resultados que se obtienen mediante la fórmula R=(P·V)/(n·T), donde “R” es el constante de los gases, claramente, no son iguales al valor real (R=0,082), el cual hemos averiguado gracias a nuestra investigación. Esto se debe a que es muy difícil obtener durante un experimento unos valores totalmente exactos. Como es obvio, hemos tenido que calcular todos los valores de R antes de presentarlos en nuestra tabla. Estos cálculos los podemos ver anteriormente, los resultados de los mismos fueron: 0.082 (exacto y por lo tanto el más correcto), 0.090 (inexacto y muy poco preciso, ya que tiene mucho error) y 0,080 (muy preciso, ya que no tiene apenas error). Como se puede ver en nuestra tabla, los resultados que hemos obtenido son muy precisos ya que hay muy poca desviación entre nuestros resultados, de hecho, nuestro error es de un 2,4%, al cual hemos llegado calculando el error absoluto (valor obtenido – valor exacto = 0,084 - 0,082 = 0,002); tras eso, se calcula el valor relativo (error absoluto/valor exacto = 0,002/ 0,082 = 0,024), y finalmente, se multiplica el error relativo por 100 para obtener el valor porcentual (2,4%).

A mí, siempre me gusta realizar una gráfica para cada experimento, y de esa forma ver los resultados del experimento de una forma diferente y, muchas veces, más clara, pero esta vez no ha podido ser así, ya que en este experimento hay más de una variable independiente, y en una gráfica solo puede haber una variable independiente y una variable dependiente.

También hemos realizado una pequeña investigación sobre esta ley, y sobre los resultados que deberíamos haber obtenido, para así comparar la teoría y los resultados de la ley de los gases perfectos con nuestros resultados. Y también para saber cuál es la reacción que ocurre entre el magnesio y el ácido clorhídrico (2HCl  +Mg=  H₂(gas)+ MgCl₂). Además, investigamos los resultados que obtuvieron otras personas y vimos que estos habían obtenidos unos datos parecidos a los nuestros, por lo que creo que sería muy difícil que tantas personas se equivocasen en los mismo tras realizar un mismo experimento, ya que una persona se puede equivocar pero sería demasiada casualidad que tantas lo hiciesen.

En conclusión, hemos aprendido que existen varias leyes de los gases y que una de ellas es la ley de los gases perfectos, la cual establece que la presión, la temperatura, el volumen y los moles influyen en el valor de la constante R.

El método que hemos utilizado es claro y fácil de hacer, por  eso, creemos que no hemos cometidos fallos y hemos obtenidos una resultados correctos. Aún así hay cosas que se podrían mejorar. Por lo tanto, para ver mejor los puntos fuertes y los puntos débiles del método y las posibles soluciones para el mismo, hemos realizado una tabla de doble entrada, en la cual se pueden ver mucho mejor cuales son estos:

PUNTOS FUERTES	PUNTOS DÉBILES CON POSIBLES SOLUCIONES
Se utiliza un vaso de precipitados lleno de agua para poder medir posteriormente el volumen del gas.	Al comprobar el volumen del gas dentro del agua, ya que para eso hace falta alinear la cantidad de gas que se encuentra en el tubo de ensayo con el agua que hay en el exterior del tubo, y entonces la vista humana puede fallar de forma que se falle en unos milímetros. La única solución que existe para este problema sería utilizar una máquina que pudiese medir el volumen de un gas dentro de un tubo, pero creemos que eso no existe.
Se miden todas las variables del experimento antes de que se realice el experimento.	Al introducir el agua en el tubo de ensayo, puede que se produjese una mezcla de esta con el ácido clorhídrico, algo que se debe evitar para que el experimento salga correctamente. La solución a este problema es verter el agua lo más lentamente posible.
Es un experimento muy fácil de hacer y muy poco peligroso.	La cantidad de ácido clorhídrico que se ha utilizado, ya que este proceso se hizo a ojo, y por lo tanto, la cantidad de ácido clorhídrico utilizado en cada experimento variaba. La solución a este problema es medir por separado la cantidad de ácido clorhídrico antes de introducirlo en el tubo de ensayo.

REFERENCIAS:

·      Propiedades del aire. Leyes de los gases perfectos.. (2016). E-ducativa.catedu.es. Retrieved 28 November 2016, from http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1108/html/1_propiedades_del_aire_leyes_de_los_gases_perfectos.html

·      325 Leyes de los gases con materiales caseros. (2016). Fq-experimentos.blogspot.com.es. Retrieved 28 November 2016, from http://fq-experimentos.blogspot.com.es/2014/12/325-leyes-de-los-gases-con-materiales.html

·      Leyes de los gases. (2016). Educaplus.org. Retrieved 28 November 2016, from http://www.educaplus.org/gases/ley_gaylussac.html