DETERMINACION DEL NÚMERO DE AVOGADRO
NEGRO VENDIDO
2010081806
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
TUNJA
DETERMINACION DEL NÚMERO DE AVOGADRO
Se ha visto que la materia en ultimo termino esta constituida por partículas unitarias pequeñísimas. Estas partículas son los átomos cuando la materia en cuestión es un elemento, o son moléculas cuando la materia en un compuesto; O un elemento constituido por moléculas.
Como estas partículas (átomos o moléculas) son tan supremamente minúsculas es imposible trabajar con ellas en forma individual o en agregados muy pequeños. Así, un químico podría pesar o medir el volumen u otra propiedad de los átomos o moléculas individuales o de agregados muy pequeños de estas partículas. A nivel de trabajo común en el laboratorio es necesario manejar un numero muy grande de estas partículas, las cuales ya integran un agregado, mediante los instrumentos usuales como una balanza, una bureta entre otros. Se convenido que la unidad para medir cantidad de sustancia (en un agregado medible en las dimensiones, en las cuales nos desempeñamos los seres humanos) es el mol. Por definición un mol de un elemento es el número de átomos que se encuentran en el peso en gramos de vapor numérico exactamente igual al peso atómico del elemento. Por ejemplo el peso atómico del carbono es 12.01 un mol de carbono corresponde a la cantidad de átomos presentes en 12.01gramos de carbono. Similarmente un mol de un compuesto es el número de moléculas que se encuentran en el peso en gramos de vapor numérico de vapor numérico exactamente igual al peso molecular del compuesto. El peso molecular del metano CH4 ES 16.0 gramos de metano.
Un mol es un cierto numero muy grande de partículas que constituyen u agregado cuyo peso esta dado. Es muy interesante y útil saber la magnitud de este numero o saber cuantas partículas constituyen un mol.
PROCEDIMIENTO
El método consiste en hacer una montaje de laboratorio donde utilizamos un embudo, una bureta con pinzas, un balón de fondo plano, una manguera con pinza para sellar el embudo, un mortero con mango, un erlemeyer, y una espátula y reactivos como Acido Esteárico, Éter Etílico, carbonato de calcio (Tiza).
Para comenzar preparamos una solución de acido esteárico C18H38O2 en éter esto lo realizamos en el balón, luego calculando cuantas gotas de esta solución valen por un mililitro practicándolo por lo menos 10 veces, luego realizamos un montaje con ayuda de un soporte el embudo con la manguera taponada y este lleno de solución con tiza ya pulverizada y diluida en la parte superior de la solución luego en la parte superior ubicamos la bureta con solución dejando caer entre 3 a 5 gotas de la solución en el embudo, con lo cual determinamos el diámetro aproximado del circulo que se formo sobra la capa de tiza.
Conociendo la densidad del acido esteárico y su peso molecular determinamos resultados como: La masa de acido presente en el numero de gotas que dejo caer en el embudo, el área promedio del circulo que se formo, Volumen de la partícula que se formo sobre el agua, la altura de la arista de cada molécula asumiendo que es un cubo, el numero de molécula presentes en una gota, y el numero de moléculas presentes en una mol de ácido.
RESULTADOS
ü Promedio de las 10 pruebas. Realizadas:
Numero de gotas /ml = 59
ü Masa de acido presente en el numero de gotas que dejo caer en el embudo.
59 gotas 0.3 x 10g
2 gotas X
X = 1.016 x10 g
ü Área promedio del círculo que se formo.
A = π r ²
A = π (20.50cm)
A = 19.66cm
ü Altura de la arista de cada molécula asumiendo que es un cubo.
D = m / v m / Ay
D = m / Ay y = m / AD
Y = 0.3 x 10 g
0.941g / cm³ X 19.6 cm²
ü Y = 1.52 x 10 cm
ü Volumen de la película que se forma sobre el agua, asumiendo que el éter se evaporo.
V = A x Y
V = 19.6 cm² x 1.62 X 10cm
V = 3.17 X 10 cm³
Y = (1.62 x 10cm)
Y = (1.62 x 10cm)³
Y = 4.25 X 10cm ³ Volumen de una molécula.
4.25 x 10cm ³ 1 molécula
3.18 x 10 x
X = 7.48 x 10cm ³ moléculas en el volumen total
de todas las partículas.
ü Numero de moléculas en una gota.
59 gotas 7.48 X 10 ¹² moléculas
1 gota X
X = 1.26 X 10 ¹¹ moléculas
ü Numero de gotas en un mol.
7.48 x 10 ¹² moléculas 0.3 x 10g
X 284g
X = 7.08 x 10 moléculas
III 1. Describa el procedimiento para obtener el número de avogadro en cada uno de los siguientes métodos.
A) Movimiento Browniano: Es el movimiento aleatorio que se observa en algunas partículas nanoscópicas que se hallan en un medio fluido (por ejemplo polen en una gota de agua). Recibe su nombre en honor a Robert Brown quien lo describe en 1827. En 1785, el mismo fenómeno había sido descrito por Jan Ingenhousz sobre partículas de carbón en alcohol.
El movimiento aleatorio de estas partículas se debe a que su superficie es bombardeada incesantemente por las moléculas del fluido sometidas a una agitación térmica. Este bombardeo a escala atómica no es siempre completamente uniforme y sufre variaciones estadísticas importantes. Así la presión ejercida sobre los lados puede variar ligeramente con el tiempo provocando el movimiento observado.
B) Difusión de gránulos: Fue Norbert Wiener en 1923 quien dio la primera definición matemática rigurosa del movimiento. Él y Paúl Lévy elaboraron el modelo que supone una partícula que en cada instante se desplaza de manera independiente de su pasado: es como si la partícula «olvidara» de dónde viene y decidiese continuamente, y mediante un procedimiento al azar, hacia dónde ir. O sea que este movimiento, a pesar de ser continuo, cambia en todo punto de dirección y de velocidad. Tiene trayectoria continua, pero no tiene tangente en ningún punto. Las dos propiedades básicas que Wiener supuso son:
Todas las trayectorias deben ser continuas.
Una vez que fue observada la posición de la partícula en el instante t=0 (posición por tanto conocida), su posición (aleatoria) en un instante posterior t´ debe estar regido por la ley de Gauss, cuyos parámetros dependen del tiempo t transcurrido.
C) Radioactividad: En 1896 Becquerel descubrió que ciertas sales de uranio emitían radiaciones espontáneamente, al observar que velaban las placas fotográficas envueltas en papel negro. Hizo ensayos con el mineral en caliente, en frío, pulverizado, disuelto en ácidos y la intensidad de la misteriosa radiación era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, que recibió el nombre de radiactividad, no dependía de la forma física o química en la que se encontraban los átomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del átomo.
D) Por rayos X: Se hablaría de la década de 1980 cundo un físico alemán. Wikheim Conrad Roentgen, estaba preocupado de un extraño fenómeno que ocurría en los tubos de vacío. Estos tubos también son llamados de rayos catódicos, pues, si se insertan 2 electrodos en los extremos del tubo y éste se cierra y se saca casi todo el aire del interior, al hacer pasar una corriente eléctrica por los electrodos, el cátodo, negativo, “bombardea” electrones hacia el ánodo positivo. El vidrio alrededor del ánodo presentaba una extraña fosforescencia producida por los minerales del vidrio.
Nadie sabía en qué se transforma la energía cinética de estas partículas al chocar con el electrodo positivo. Poco a poco se supo que se producía calor, pero Roentgen llegó más lejos.
Un día de noviembre de 1896, este científico se quedó en su laboratorio haciendo experimentos con uno de esos tubos de vacío primitivos. Sin ninguna intención, mientras encendía el dispositivo eléctrico que hacía funcionar el tubo, miró hacia uno de los anaqueles donde tenía muchas sustancias químicas. Con asombro descubrió que una, llamada Platinocianuro de Bario, brillaba con un color verdoso. Con algunos experimentos aprendió que la sustancia sólo brillaba en el momento en que encendía el tubo dedujo que algo invisible salía del ánodo. Lo llamó “El agente”.
E) Millikan: En 1906, el físico norteamericano Robert Andrews Millikan repitiendo las medidas de H. A. Wilson con la ayuda de Harvey Fletcher. Pronto se dieron cuenta que la masa de las gotitas variaba rápidamente debido a la evaporación. Para minimizar este efecto empezaron a utilizar gotitas de aceite. Otro cambio importante fue que, en lugar de observar el comportamiento global, Millikan se concentró en el comportamiento de gotas individuales al ser expuestas al efecto combinado de la gravedad y el campo eléctrico a la manera de Wilson. Los resultados mostraron que, si bien la carga inicial de cada gotita observada era enorme comparada con lo reportado por Thomson y su grupo, ésta fluctuaba de una a otra (para la misma gotita) en pasos discretos. Pronto se dieron cuenta de que estas diferencias eran múltiplos pequeños de una misma carga, aparentemente debidas a la pérdida o ganancia de algunos electrones por interacción con el medio en su trayecto. Luego de un simple análisis estadístico, esto los llevó a deducir 1.592 X l0-19 coulombs como la carga del electrón, que se denota comúnmente con la letra e.
El propio Millikan dedujo el número de Avogadro, simplemente dividiendo el faraday por e, que dio como resultado: 6.06 X 1023 moléculas por gramo-mol, y la masa del ion de hidrógeno a partir de la relación carga/masa deducida en electrólisis, que dio 1.66 X 10-27kg. Es decir, la masa del electrón es casi 1/2000 de la del átomo que lo contiene. Un cálculo aritmético simple también permitió a Thomson deducir que las dimensiones de un átomo son del orden de 10-10 metros .
F) Rutherford: El experimento consistió en "bombardear" con un haz de partículas alfa una fina lámina de metal y observar cómo las láminas de diferentes metales afectaban a la trayectoria de dichos rayos.
Las partículas alfa se obtenían de la desintegración de una sustancia radiactiva, el polonio. Para obtener un fino haz se colocó el polonio en una caja de plomo, el plomo detiene todas las partículas, menos las que salen por un pequeño orificio practicado en la caja. Perpendicular a la trayectoria del haz se interponía la lámina de metal. Y, para la detección de trayectoria de las partículas, se empleó una pantalla con sulfuro de zinc que produce pequeños destellos cada vez que una partícula alfa choca con él.
Pero se observó que un pequeño porcentaje de partículas se desviaban hacia la fuente de polonio, aproximadamente una de cada 8.000 partícula al utilizar una finísima lámina de oro con unos 200 átomos de espesor.
Rutherford concluyó que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesaran la hoja metálica, indica que gran parte del átomo está vacío, que la desviación de las partículas alfa indica que el deflector y las partículas poseen carga positiva, pues la desviación siempre es dispersa. Y el rebote de las partículas alfa indica un encuentro directo con una zona fuertemente positiva del átomo y a la vez muy densa.
Según Rutherford, las órbitas de los electrones no estaban muy bien definidas y formaban una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma indefinida. También calculó que el radio del átomo, según los resultados del experimento, era diez mil veces mayor que el núcleo mismo, lo que implicaba un gran espacio vacío en el átomo.
2. Si los resultados obtenidos de la experiencia son muy diferentes comparados con los procedimientos anteriores, establezca los posibles errores.
De acuerdo con los errores efectuados por los demás científicos; nosotros podemos decir que el avance de estos diferentes tipos de experimentos tuvieron cierto nivel de error a diferencia de el experimento de Millikan que fue uno de los mas acertados y bien planteados al observar esto deducimos que si ellos al tener este equipamiento tuvieron errores ¡que mas nosotros! que fue realizado con elementos censillos de laboratorio y teniendo en cuenta que además hay la posibilidad que los datos, en su medición, tengan cierto nivel de error.
IV 1. Que es radioactividad.
La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico natural, por el cual algunas sustancias o elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. Debido a esa capacidad se las suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas en forma de rayos X o rayos gamma, o bien partículas, como pueden ser núcleos de Helio, electrones o positrones, protones u otras.
La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son "inestables". Es decir que se mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que para alcanzar su estado fundamental deben perder energía. Lo hacen en emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética. Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo Rayos X), sus nucleones (rayo gamma) o variando el isótopo (al emitir neutrones, protones o partículas más pesadas).
2. Que particularidad presentan los elementos radioactivos
Las radiaciones producidas por el uranio y el torio eran bastante débiles, resultaba difícil trabajar con ellas. Esta situación fue remediada por Mme. Curie. Al investigar la radiactividad de los minerales de uranio, halló algunas muestras de mineral con bajo contenido en uranio, que no obstante eran intensamente radiactivas, incluso más que el uranio puro, llegó a la conclusión de que el mineral debía contener algún elemento radiactivo distinto del uranio. Como conocía todo los componentes del mineral que se hallaban en cantidades significativas, y como se sabía que todos ellos eran no radiactivos, el elemento desconocido debía estar en cantidades muy pequeñas, en consecuencia, ser extremadamente radiactiva.
Ellos Trabajaron intensamente con grandes cantidades del mineral, tratando de concentrar la radiactividad y de aislar el nuevo elemento. En ese año lograron su propósito y llamaron al nuevo elemento polonio, mese después se localizó un segundo elemento, el radio. El radio era extremadamente radiactivo, emitiendo radiaciones 300 mil veces mayores que las producidas por el mismo peso de uranio. Además, era muy raro. A partir de toneladas de mineral, los Curie solo pudieron obtener 1/300 de onza de radio.
Otros elementos fuertemente radiactivos se descubrieron en trazas minúsculas. En 1889, se descubrió el actinio. En 1900 se descubrió un gas radiactivo que posteriormente se llamó radon. Y finalmente en 1917 descubrieron el protactinio
3. Definición de cada uno de los tipos de radioactividad.
A) Rayos alfa: Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (núcleos de Helio). Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes aunque muy ionizantes. Y son muy energéticos.
B) Rayos beta ß: Son flujos de electrones (beta negativas) o positrones (beta positivas) resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando este se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnéticos. Es más penetrante aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto cuando un átomo expulsa una partícula beta aumenta o disminuye su número atómico una unidad (debido al protón ganado o perdido).
C) Rayos gamma ү: Son ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo u hormigón para detenerlos.
D) Rayos X : es una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. Los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente.
CONCLUSIONES
v Los experimentos realizados por nosotros demuestran que con aparatos comparativamente sencillos y con leyes básicos de Física se pueden determinar cantidades fundamentales importantísimas como el numero de avogadro.
v El estudio de este número es fundamental debido a que a nivel de trabajo de laboratorio es necesario manejar un número muy grande de estas partículas los cuales llegan a formar parte de un agregado.
v De acuerdo con los errores efectuados por los demás científicos; nosotros podemos decir que el avance de estos diferentes tipos de experimentos tuvieron cierto nivel de error a diferencia del experimento de Millikan que fue uno de los más acertados.
v Nuestro porcentaje de error fue demasiado grande esto pudo haberse dado a cusa de muchos factores entre los cuales podemos mencionar, la posible falla de los instrumentos y por lo tanto una toma deficiente de los datos requeridos.
BIBLIOGRAFÍA
ü GISPERT GENER Carlos, Enciclopedia Autodidáctica Océano Color, Ed. Océano Color, España, 1994.
ü AUBAD L. Aquilino, Hacia Química, Ed Temis S.A., Bogota (Colombia), 1985.
ü Buscador Google Capitulo V, Gases Ideales y Reales
No hay comentarios:
Publicar un comentario