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Introducción a los gases
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Introducción a los gases

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Esta es una presentación sobre la ley General de Gases.

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  • 1. Introducción:Los seres humanos vivimos rodeados de un mezcla gaseosa conocida como la atmósfera.La atmósfera contiene un 21% de oxígeno(O2, 78% de nitrógeno(N2 y el resto de gasespor argón(Ar), dióxido de carbono(CO2) y vapor de agua (H2O).El oxígeno es esencial para la vida de las plantas y de los animales. El ozono se forma enla atmósfera superior al reaccionar oxígeno con la luz ultravioleta. El ozono nos protegede los efectos dañinos de la luz ultravioleta en el DNA de la piel.El dióxido de carbono es un producto de la combustión y del metabolismo, es usado porlas plantas en el proceso de fotosíntesis, un proceso que produce oxígeno el cual esesencial para la vida de las plantas y de los animales.El conocimiento de los gases y de las leyes que gobiernan al comportamiento de los gasesnos puede ayudar a entender la naturaleza de la materia y nos permitirá hacer lasdecisiones concernientes a los temas importantes del ambiente y de la salud (Fuente:Timberlake, K.C.(2003). An introduction to General, Organic, and BiologicalChemistry.eighth edition.San Francisco: Benjamin Cummings, , ).Objetivos:Al finalizar la unidad de Gases el estudiante:
  • 2. • describirá la teoría cinético molecular. • describirá las unidades de medida de la presión. • convertirá de una unidad de presión a otra. • usará la relación de presión-volumen para determinar la presión o el volumen de una cierta cantidad de gas a temperatura constante. • usará la relación de temperatura-volumen para determinar la temperatura o el volumen de una cierta cantidad de gas a presión constante. • usará la relación de presión-temperatura para determinar la presión o la temperatura de una cierta cantidad de gas a volumen constante. • usará la ley combinada de los gases para calcular la presión, el volumen o la temperatura de un gas se dan los cambios en dos de dichas propiedades.La teoría cinético molecular de los gases.El comportamiento de los gases es muy diferente de los sólidos y líquidos. Las partículasde los gases están muy alejadas entre sí a diferencia de los líquidos y sólidos cuyaspartículas están próximas, como consecuencia de que las fuerzas de atracción entre lasmoléculas son mayores a bajas temperaturas. Lo anterior significa que los gases no tienenni volumen ni forma definidas. Los gases pueden ser comprimidos y son menos densosque los sólidos y los líquidos a consecuencia de las grandes distancias entre las partículasgaseosas.Un modelo denominado Teoría cinético molecular de gases, nos ayudará a entender elcomportamiento de los gases.Los postulados de la Teoría cinético molecular son: 1. Un gas consiste de pequeñas partículas (átomos ó moléculas) que se mueven aleatoriamente a grandes velocidades. 2. Se pueden despreciar las fuerzas de atracción entre las partículas de un gas. 3. El volumen ocupado por las moléculas de gas es extremadamente pequeño comparado con el volumen que el gas ocupa. 4. La energía cinética promedia de las moléculas del gas es proporcional a la temperatura en grados Kelvin. 5. Las partículas del gas están en constante movimiento, moviéndose en trayectorias rectilíneas.En la vida diaria nos percatamos del comportamiento de los gases, se habrá notado que elolor a comida se difunde rápidamente en un salón, las partículas gaseosas se muevenlentamente a bajas temperaturas, pero rápidamente a altas temperaturas. La moléculasgaseosas chocan rápidamente contra las paredes del recipiente que las contiene,ejerciendo una fuerza por unidad de área (presión). Eso se nota en las llantas de los autoso bicicletas.
  • 3. Por favor observe estos videos:Leyes de los gasesAparato respiratorioPor favor lea la lectura de gases asignada, estudie la información y los modelos de laasignación.Responda a las preguntas de pensamiento crítico, ejercicios y problemas en undocumento en word. Envie el documento como anejo a jparpal@gmail.com, tiene 7 díascalendario para responder.QuimActividad 34La Ley de los gases ideales ¿Cómo se comportan los gases?Información T(K) = Kelvin o temperatura absoluta = T(ºC) + 273.15º. T(K) siempre es > 0. La Ley de Boyle (1660): El volumen de una muestra de gas varía inversamente con la presión, si se mantiene la temperatura constante. V = kβ 1 a n y T constantes P donde n es el número de moles de gas. La Ley de Charles (1887): El volumen de un gas varía linealmente con la temperatura, si se mantiene la presión constante. V = kCT a n y P constantes. Hipótesis de Avogadro (1812): Las muestras de diferentes gases que contengan el mismo número de moléculas — de cualquier complejidad, tamaño o forma — ocupan el mismo volumen a la misma temperatura y presión. V = kA n a T y P constantes
  • 4. Modelo 1: La ecuación de los gases ideales PV=nRT donde R es una constante denominada la constante universal de los gasesPreguntas de Pensamiento Crítico 1. ¿Cómo cambia el volumen de un gas ( a n y P constantes) según aumenta la temperatura? 2. ¿Cómo cambia el volumen de un gas (a n y T constantes) según aumenta la presión? 3. ¿Cómo cambia el volumen de un gas (a n y P constantes) según aumenta el número de moléculas? 4. Demuestre que la Ley de Boyle, la Ley de Charles y la hipótesis de Avogadro son consistentes con la ecuación de los gases ideales.Información El valor numérico de la constante universal de los gases se calcula basada en elhecho de que un mol de gas ocupa 22.414 L a una presión de una atmósfera y a unatemperatura de 0ºC (273.15K).
  • 5. (1 atm)(22.414 L) R = = = 0.08206 (1 mol ) (273.15 K )Ejercicios 1. Calcule el volumen de 20.5 g de NH3 a 0.658 atm y 25º C. 2. Calcule el volumen de 359 g de CH3CH3 a 0.658 atm y 75ºC. 3. Calcule el volumen de 525 g de O2 a 25.7 torr (760 torr = 1 atm) y 25ºC. 4. Una colonia esférica del espacio propuesta por Gerarld ONeill (Universidad de Princeton) tiene un diámetro de 1.00 km. ¿Cuántos gramos de N2 se necesitan para llenar el interior de la colonia a una atmósfera y 20ºC (temperatura de salón)? 5. Un envase de 2.00 L se coloca en un baño de temperatura constante y se llena con 3.05 g de CH3CH3. La presión se estabiliza a 800 torr. ¿Cuál es la temperatura del baño de temperatura constante? 6. La densidad de un gas usualmente se da como: densidad = d = gramos / litro. Use esta definición de densidad y la ley de los gases ideales para derivar una ecuación que tenga únicamente la densidad en el lado izquierdo de la ecuación y las otras variables (P, T, MM) en el lado derecho. 7. Calcule la densidad de NH3 a 850 torr y 100 ºC. 8. J.N. Spencer, G.M. Bodner y L. H. Richard, Chemistry: Structure and Dynamics, segunda edición, John Wiley & Sons, 2002. Capítulo 6: Problemas 30, 32, 34, 38, 44-46, 51, 53, 56, 57, 65 y 69.Modelo 2: Mezclas de gases En una mezcla de gases la presión total, PT, es la suma de las presiones de losgases individuales, Pi. PT = (1)La presión de cada gas de la mezcla está dado por:
  • 6. Pi = ni (2)Preguntas de Pensamiento Crítico 5. ¿Está la ecuación (2) de acuerdo con la hipótesis de Avogadro?Ejercicios 9. Un envase de 2.00 L contiene 4.00 moles de O2 y 2.70 moles de He a 293 K. ¿Cuál es la presión parcial de O2? ¿De He? ¿Cuál es la presión total? 10. La densidad del aire a 1.00 atm y 25ºC es 1.186 g/L. a) Calcule la masa molecular promedio del aire. b) De este valor, asumiendo que el aire contiene únicamente los gases de nitrógeno molecular y oxígeno molecular, calcule el % de masa del N2 y O2 en el aire. 11. J.N. Spencer, G.M. Bodner y L. H. Richard, Chemistry: Structure and Dynamics, segunda edición, John Wiley & Sons, 2002. Capítulo 6: Problemas 72, 75, 93, 94, 105, 106 y 108.Problemas 1. Considere los tres balones incluidos en el dibujo descrito a continuación. Suponiendo que los tubos conectores no tienen volumen y que la temperatura se mantiene constante. a) Calcule la presión parcial de cada uno de los gases cuando se abren todas las llaves. b) Calcule la presión total cuando se abren todas las llaves. He Ne Ar 1.0 L 1.0 L 200 torr 410 torr 2.0 L 250 torr
  • 7. 2. Algunos limpiadores comerciales de drenaje, contienen dos componentes: Hidróxido de sodio (I) y aluminio en polvo. Cuando se echa la mezcla en un tubo de drenaje tapado, ocurre la siguiente reacción: 2 NaOH(ac) + 2 Al(s) + 6 H2O(l) → 2NaAl(OH)4(ac) + 3H2(g) El calor que se genera en esta reacción ayuda a derretir la grasa y el gas de dihidrógeno que se genera agita los sólidos que tapan el drenaje. Calcule el volumen de H2 que se forma a 20ºC y 750 torr si 3.12 g de Al se tratan con NaOH en exceso.3. Se encuentra que cierto hidrocarburo gaseoso contiene 88.8% C y 11.2% H por masa. El compuesto tiene una densidad de 2.2 g/L a 31ºC y 742 torr. a) ¿Cuál es la fórmula empírica de este compuesto? b) ¿Cuál es la masa molar de este compuesto? c) ¿Cual es la fórmula molecular de este compuesto? d) Dibuje una posible fórmula estructural para este compuesto.

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