FACTOR QUE AFECTA A LA VELOCIDAD DE EVAPORACIÓN DE SUSTANCIA

Pregunta de investigación

¿Cómo afecta la cantidad de líquido a la velocidad de evaporación?

Introducción:

La evaporación es un proceso en el que las sustancias líquidas pasan a ser gaseosas a causa de los siguientes factores:

-Superficie expuesta: cuánto más grande sea la superficie o el espacio, la velocidad de evaporación aumentará más mientras que se mantenga la misma cantidad de líquido.

-Presión: cuánto más altura haya, se disminuye las posibilidades de evaporación ya que la presión atmosférica es menor. Mientras más presión o menos altura haya, ocurrirá lo contrario.

-Temperatura del ambiente: al estar expuesta a una temperatura constante, dicho líquido se evapora durante un periodo a determinada temperatura.

-La cantidad de líquido

-Aire: según la referencia, cuánto más corriente de aire haya, un líquido se evapora más. ^[1]

Hipótesis:

Pienso que al aumentar la cantidad de líquido la velocidad de evaporación va a ser más lenta porque al tener más cantidad ocuparía más superficie o volumen del recipiente por lo que tardaría más al evaporarse que tener el recipiente vacío o con un par de gotas de dicha sustancia.

Si lo relacionamos con la teoría cinética, donde se explica que las moléculas de los líquidos al volverse gases, no ejercen fuerzas de atracción y están separadas después de haberse sometido a una alta temperatura en un determinado periodo. En este caso, cuanto menos cantidad de líquido haya, menos moléculas necesitan separarse ya que les resultará más fácil separarse al ocupar poco volumen, a la vez, está sometido a una temperatura constante y mientras que haya más cantidad ocurre lo contrario.^[2] 

Variable independiente:

La variable independiente de este experimento será la cantidad de líquido, en el que se medirá en mL con una probeta o cualquier vaso que aparezcan las unidades de dicha cantidad. 

Variable dependiente: 

Para la variable dependiente de este experimento será la velocidad de evaporación, y se medirá en s con un cronómetro. Pero como medida final será en mL/s, donde el mL representa la cantidad que se haya evaporado y s el tiempo determinado que pasa, en este caso 5 minutos.

Variables controladas:

Se controlará la temperatura a temperatura constante con un termómetro. Se mantendrá un determinado superficie, que se mide en m². Para que las corrientes de aire no afecten al experimento, se realizará en un sitio sin mucha corriente. Se procurará mantener la misma presión, que se medirá en bar con un barómetro.  

Método:

1. Llene 5 mL de acetona en un vaso.

2. Deposítelo en un baño termostático a 45 grados.

3. Mida con un cronómetro durante 5 minutos.

4. Después de los 5 minutos, mida cuánto se evaporó con una probeta.

5. Anote los resultados y repita el método hasta obtener 5 variables diferentes (variando de 10 en 10: 5, 15, 25, 35, 45ml). 

Materiales:

-acetona

-baño termostático

-vaso

-cronómetro

-probeta

-termómetro

Tabla 1: Datos en bruto de la acetona evaporado a 44-48ºC

Gráfica:

Conclusión:

En este experimento que hemos realizado, la cantidad del líquido no influye mucho en la velocidad de la evaporación, ya que como podemos ver en nuestra tabla y en nuestra gráfica, los resultados de cada ensayo permanece en el intervalo 1.0~2.5ml por lo que hemos concluido que nuestra hipótesis estaba equivocada.

Los datos que podemos apreciar en la tabla, algunas son precisas como por ejemplo, en la de 10ml, 15ml, 20ml de acetona, su desviación estándar está entre 0.0~0.1, por lo cual es bastante bueno el resultado. Mientras que hay las otras dos, 5 y 25 ml su desviación estándar están más alejadas del 0.1, por lo que son resultados bastante imprecisos y pensamos que hubo algo erróneo a la hora de organizar el experimento, que se explicará en la evaluación.

EVALUACIÓN:

Bibliografía: 

1. La velocidad de evaporación depende de un conjunto de factores. (2016). Scribd. Retrieved 11 November 2016, from https://zh.scribd.com/doc/56614531/La-velocidad-de-evaporacion-depende-de-un-conjunto-de-factores

2. EORÍA CINÉTICA DE LOS GASES. (2016). Ensenarquimica.galeon.com. Retrieved 11 November 2016, from http://ensenarquimica.galeon.com/aficiones2063281.html

LAB REPORT: CINÉTICA QUÍMICA

TÍTULO: Cinética química

CRITERIOS DE EVALUACIÓN: C

7-8

El alumno es capaz de: i. Obtener, organizar, transformar y presentar correctamente los datos en formatos numéricos o visuales ii. Interpretar los datos con exactitud y explicar los resultados mediante un razonamiento científico correcto iv. Evaluar la validez del método según el resultado de una investigación científica v. Explicar mejoras o ampliaciones del método que beneficiarían a la investigación científica

❏ El alumno registra en una tabla correctamente formateada (título y columnas rotuladas con las magnitudes y unidades) los datos brutos y/o procesados obtenidos en el laboratorio. ❏ El alumno representa gráficamente de forma correcta (título y ejes rotulados con las magnitudes y unidades, escala de cada eje adecuada, puntos correctamente representados, línea de mejor ajuste presente) los datos brutos y/o procesados. ❏ Los cálculos numéricos necesarios son correctos y el alumno pone un ejemplo de los mismos. ❏ El alumno explica científicamente la tendencia/patrón observada. ❏ El alumno extrae una conclusión principal a partir de la correcta interpretación de los resultados. ❏ La conclusión se argumenta con comentarios sobre la precisión y exactitud de los resultados, y si procede, de la diferencia porcentual entre el valor obtenido y esperado. ❏ El alumno establece la validez del método utilizado, sopesando las implicaciones del mismo y sus limitaciones (precisión, exactitud, etc.), a partir de la correcta interpretación de los resultados. ❏ El alumno expone detalladamente  dos o más posibles debilidades o fuentes de error de los resultados no triviales relacionados con el método empleado. ❏ El alumno expone detalladamente  mejoras realistas para cada una de las debilidades mencionadas y/o ampliaciones del método que redundarían en una mejor investigación.

OBJETIVO: Estudiar el influjo de la concentración sobre la velocidad de reacción.

INTRODUCCIÓN:

Una reacción química sucede cuando los reactivos (las sustancias que mezclas) se recombinan, o cambian la forma en que se estructuran de algún modo. Hoy queremos que pienses sobre cómo le afecta a la velocidad de reacción tener más o menos reactivo. La concentración es otra forma de indicar la cantidad de sustancia de una disolución.

Cuando añadimos Na2S2O3 (tiosulfato de sodio) a HCl (ácido clorhídrico), la disolución, que  comienza siendo transparente, se enturbia hasta volverse opaca a causa de la formación de azufre:

Por lo tanto, si miramos algo a través de la disolución, tras un cierto tiempo, no seremos capaces de verlo, a causa del azufre, y eso nos permite estimar la velocidad de reacción.

Para explicar cómo afecta la concentración a la velocidad de reacción,  usamos la teoría de colisiones, que establece que, para que reaccionen, los reactivos deben chocar entre sí, de modo que cuantas más colisiones por segundo, más rápida es la reacción.

MATERIALES:

● Vaso de precipitados de 100 mL con disolución 0.25 M de tiosulfato de sodio

● Vaso de precipitados de 100 mL con disolución 0.10 M de ácido clorhídrico

● Matraz erlenmeyer de 100 mL

● Un papel cuadrado de 15 x 15 cm

● 2 probetas de 50 mL

● Regla

● Cronómetro

● Gafas de seguridad

● Rotulador

SEGURIDAD:

● Usa gafas de seguridad.

PROCEDIMIENTO:

1. Colócate las gafas de seguridad y no te las quites hasta que termines de trabajar con el ácido al final de la práctica.

2. Asegúrate de tener en la mesa todos los materiales de la lista anterior.

3. Dibuja con el rotulador una cruz claramente visible en el centro del papel y coloca el erlenmeyer encima.

4. Con ayuda de la probeta, mide 50 mL de Na2S2O3, y viértelos en el erlenmeyer.

5. CON LA OTRA PROBETA mide 10 mL de ácido y añade agua hasta 50 mL.

6. Añade el ácido al Erlenmeyer, AL MISMO TIEMPO que accionas el cronómetro.

7. Mira verticalmente a través del Erlenmeyer la cruz, y detén el cronómetro cuando dejes de verla.

8. Limpia el Erlenmeyer con agua y repite los pasos 4 a 7 usando 20, 30, 40 y 50 mL de HCl.

9. Limpia todo el material con agua y déjalo escurrir o en la mesa, donde diga el Profesor.

TAREAS:

1. Calcula las concentraciones de clorhídrico que has usado en cada experimento.

2. Organiza todos los resultados anteriores en una tabla.

3. Haz una gráfica del inverso del tiempo de reacción frente a la concentración de clorhídrico.

4. Explica qué significan los resultados obtenidos, y escribe cuál es la conclusión a la que habéis llegado, incluyendo si es posible datos de la bibliografía.

5. Evalúa el procedimiento en cuanto a precisión y exactitud de los resultados. Expón detallamente debilidades y fuentes de error del método y soluciones para las mismas.

TABLA: Recopilación de datos de concentración HCl y su tiempo de reacción

GRÁFICA:

CONCLUSIÓN:

Como podemos observar en nuestra gráfica, cada vez que aumentábamos la concentración de HCl reaccionaba más rápido volviéndose más turbio u opaco ya que estas dos sustancias (HCl y Na₂S₂O₃) al unificarse,  produce azufre (S) y desprende dióxido de azufre (SO₂).

Por otra parte, el resultado de este experimento estuvo bastante bien ya que si nos fijamos el valor de R=0.9178 se acerca a 1, suponiendo que un buen resultado sería:

Observamos que tiende a formar una curva con los resultados obtenidos, mientras que en nuestra gráfica, la curva está un poco amorfa debido a algunos errores que mencionaremos en la evaluación:

EVALUACIÓN:

BIBLIOGRAFÍA

Amador, E., Amador, E., & perfil, V. (2016). Velocidad de reacción. Met4estelatorres.blogspot.com.es. Retrieved 12 December 2016, from http://met4estelatorres.blogspot.com.es/2015/02/velocidad-de-reaccion.html

LAB REPORT: Propiedades coligativas (Descenso crisocópico)

TÍTULO: Propiedades coligativas (Descenso crisocópico) B

CRITERIOS DE EVALUACIÓN: C

7-8

El alumno es capaz de: i. Obtener, organizar, transformar y presentar correctamente los datos en formatos numéricos o visuales ii. Interpretar los datos con exactitud y explicar los resultados mediante un razonamiento científico correcto iv. Evaluar la validez del método según el resultado de una investigación científica v. Explicar mejoras o ampliaciones del método que beneficiarían a la investigación científica

❏ El alumno registra en una tabla correctamente formateada (título y columnas rotuladas con las magnitudes y unidades) los datos brutos y/o procesados obtenidos en el laboratorio. ❏ El alumno representa gráficamente de forma correcta (título y ejes rotulados con las magnitudes y unidades, escala de cada eje adecuada, puntos correctamente representados, línea de mejor ajuste presente) los datos brutos y/o procesados. ❏ Los cálculos numéricos necesarios son correctos y el alumno pone un ejemplo de los mismos. ❏ El alumno explica científicamente la tendencia/patrón observada. ❏ El alumno extrae una conclusión principal a partir de la correcta interpretación de los resultados. ❏ La conclusión se argumenta con comentarios sobre la precisión y exactitud de los resultados, y si procede, de la diferencia porcentual entre el valor obtenido y esperado. ❏ El alumno establece la validez del método utilizado, sopesando las implicaciones del mismo y sus limitaciones (precisión, exactitud, etc.), a partir de la correcta interpretación de los resultados. ❏ El alumno expone detalladamente  dos o más posibles debilidades o fuentes de error de los resultados no triviales relacionados con el método empleado. ❏ El alumno expone detalladamente  mejoras realistas para cada una de las debilidades mencionadas y/o ampliaciones del método que redundarían en una mejor investigación.

OBJETIVOS: Verificar la ley del descenso crioscópico. Obtener la constante crioscópica del ciclohexano.

MATERIALES:

● Gradilla con 6 tubos de ensayo cortos

● Termómetro

● Vaso de precipitados grande

● Hielo picado

● Sal

● Ciclohexano

● p-diclorobenceno

● Balanza

SEGURIDAD:

● Usa gafas de seguridad.

PROCEDIMIENTO:

1. Prepara en el vaso de precipitados la mezcla frigorífica de hielo picado y sal.

2. Pon en cada tubo de ensayo entre 3.0 y 3.5 g de ciclohexano, anotando exactamente la cantidad introducida una vez pesada en la balanza.

3. Al primer tubo no se le añade nada, en los otros cinco se disuelven respectivamente 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 1.0 g de p-diclorobenceno.

4. Mide el punto de congelación del primer tubo y de cada disolución, metiéndolas en el baño frigorífico. (Es frecuente que la temperatura baje antes de congelarse y luego suba, es lo que se conoce como subenfriamiento).

TAREAS:

1. Organizar todos los resultados anteriores en una tabla que incluya para cada tubo, la molalidad en p-diclorobenceno, y el punto de congelación medido.

2. Realiza la gráfica que sea necesaria para calcular de la misma la constante crioscópica del ciclohexano.

3. Averigua cuál es la constante crioscópica del ciclohexano(¡BIBLIOGRAFÍA!) y compara el valor obtenido en la experiencia con el de la bibliografía.

4. Explica qué significan los resultados obtenidos, y escribe cuál es la conclusión a la que habéis llegado, incluyendo si es posible datos de la bibliografía.

5. Evalúa el procedimiento en cuanto a precisión y exactitud de los resultados. Expón detallamente debilidades y fuentes de error del método y soluciones para las mismas.

GRÁFICA

 

CONCLUSIÓN

La conclusión, podemos ver en la tabla que a mayor cantidad de azúcar, menor es la temperatura a la que congela. También podemos observar que nuestra prueba no ha salido bien, ya que la constante crioscópica  no estaba del todo correcto.

Esto se debe a que hay algunas propiedades de los disolventes  sólo dependen de la concentración del soluto y no de la naturaleza de sus moléculas. Estas son las llamadas propiedades coligativas. Y en este experimento, aparece una de las cuatro propiedades coligativas, el descenso crioscópico. Consiste en que el punto de congelación se va aumentando cada vez que echemos más concentración del soluto en el disolvente. En este caso, el disolvente que manejamos es el agua, por lo que según la referencia1

-1,86 º C es el valor real de Kr cuando m=1, y el valor experimental de Kr es -1,40 º C aproximadamente y tiene como Ea=-1,86-(-1.40); Ea=0.46 de diferencia. Y finalmente para calcular su error en tanto por ciento realizamos el siguiente cálculo que expresa el error relativo:

Er=-(0.46/1.86)*100; Er=- 24.73118295··· -> Er=- 24.73%

BIBLIOGRAFÍA:

1.  PROPIEDADES COLIGATIVAS. (2016). Ehu.eus. Retrieved 11 December 2016, from http://www.ehu.eus/biomoleculas/agua/coligativas.htm

LAB REPORT: 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.

TAREAS:

1. Averigua qué reacción tiene lugar entre el magnesio y el clorhídrico y cuál es la ecuación de los gases perfectos que nos va a permitir calcular R.
2. Organiza los datos en una tabla. Ten en cuenta que el gas atrapado sobre agua contiene también vapor de agua, y por lo tanto la presión total (atmosférica) es la suma de la del gas producido y del vapor de agua. Para obtener la del gas, hay que restar la presión de vapor del agua a la temperatura medida, que debes buscarla en la bibliografía. Incluye en la tabla todos los datos necesarios para calcular R y el valor calculado para cada trozo de magnesio.
3. Pon un ejemplo de los cálculos necesarios para calcular un valor de R.
4. Calcula la media y desviación del valor de R medido.
5. Compara el valor obtenido con la bibliografía y calcula la diferencia en tanto por ciento.
6. Evalúa el procedimiento en cuanto a precisión y exactitud de los resultados. Expón detallamente debilidades y fuentes de error del método y soluciones para las mismas.

CONCLUSIÓN

Como podemos fijarnos en nuestra tabla, los  resultados que salen mediante la fórmula R=(atm*L)/(K*mol), donde “R” es el constante de los gases, R=0.082. Claramente, no salen 0.082 exactos ya que los datos que habíamos obtenido durante el experimento no eran exactamente correctos que se reflexionará en nuestra evaluación. 

Podemos comprobar los errores obtenidos, realizando un calculo restando o sumando la desviación estándar con la media:

0.084+0.004=0.088

0.084-0.004=0.080

De este calculo podemos ver que el valor de R obtenido esta entre los valores 0.080~0.088

Para evaluar nuestro error del experimento en tanto %, lo podemos realizarlo mediante el error relativo:

Er=(0.004/0.084)*100; Er=0.048*100; Er=4.8%

Comparando nuestro error en tanto porcentaje con el valor real de R (0.082) pensamos que un 4,8% de error no es bastante grave, por otra parte pensamos que se podría mejorar para la próxima vez.