Cómo calcular la densidad del dióxido de carbono en el laboratorio
Escrito por Annie Duchesne ; última actualización: February 01, 2018
Hay dos factores principales que influyen en el cálculo de la densidad de un gas: la temperatura y la presión. Los gases se expanden o se contraen en relación a estos dos factores. A temperaturas más elevadas y presiones más bajas el volumen de un gas aumenta, mientras que a temperaturas más bajas y presiones más altas el volumen de un gas disminuye. Bajo circunstancias ideales la temperatura es de 0 grados Celsius (273,15 Kelvin), la presión atmosférica es de 1 atmósfera y puedes usar la constante del volumen molar estándar del gas (22,4 L/mol). En este caso sólo se necesita una ecuación para determinar la densidad de un gas. Sin embargo es probable que las condiciones en un laboratorio no sean ideales. Se requerirán varias ecuaciones para calcular la densidad del dióxido de carbono bajo condiciones no ideales.
Uso del volumen molar estándar (condiciones ideales)
Comienza con esta ecuación: densidad = peso molecular g/mol ÷ 22,4 L/mol. El peso molecular del dióxido de carbono es de 44,01 g/mol de acuerdo a lo calculado a partir de los pesos moleculares de sus elementos individuales.
Reemplaza el peso molecular del dióxido de carbono en la ecuación: densidad (g/L) = 44,01 g/mol ÷ 22,4 L/mol.
Resuelve la ecuación. La solución debe ser densidad = 1,9647 g/L.
Cálculo de la densidad del dióxido de carbono (condiciones no estándar)
Usa un termómetro preciso para medir la temperatura de la habitación. Registra esta temperatura en una libreta.
Usa un barómetro para medir la presión de la habitación. Registra esta presión en una libreta.
Se usan tres ecuaciones para determinar la densidad: la ecuación de la ley de los gases ideales (PV=nRT), la ecuación para la densidad (d = m÷V) y la ecuación usada para determinar el número de moles de una sustancia (n= m÷MW). P es la presión en atmósferas (atm), m es la masa, d representa a la densidad, n es el número de moles (una unidad usada para describir la cantidad de una sustancia), MW es el peso molecular, V es el volumen en litros (L), T es la temperatura (en Kelvin) y R es la constante de los gases (0,0821 L x atom /K). Ordena y sustituye la ecuación de la ley de los gases ideales para convertirla en una ecuación para la densidad. Comienza sustituyendo n por m÷MW, para que la ecuación de los gases ideales se convierta en PV= mRT÷MW.
Como la densidad = m÷V, reorganiza la ecuación para resolver para la densidad de esta forma: PMW÷RT = m÷V. Por lo tanto, densidad = PMW÷RT.
Resuelve la ecuación usando tus mediciones de presión atmosférica y temperatura, la constante del gas y el peso molecular del dióxido de carbono (44,01 g/mol). Por ejemplo: presión medida = 0,999 atm; temperatura medida = 21,0 grados Celsius + 273,15 Kelvin; densidad = PMW÷RT; densidad = (0,999 atm)(44,01 g/mol) ÷ (0,0821 L x atm/K)(294,15 K); densidad= 0,15 g/L.
