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Los gases

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  • 1. LOS GASES YLA TEORÍA CINÉTICAMOLECULAR
  • 2. PROPIEDADES DE LOS GASES•P U E D E N COMPRIMIRSE A VOLÚMENES MENORES, SUD E N S I D A D A U M E N TA A M AY O R P R E S I Ó N .•E J E R C E N P R E S I Ó N E N S U S A L R E D E D O R E S , A SU VEZ,R E Q U I E R E N P R E S I Ó N PA R A C O N F I N A R L O S .•S E E X PA N D E N SIN LÍMITE, O C U PA N TO TA L YUNIFORMEMENTE UN RECIPIENTE.•S E D I F U N D E N E N T R E S I , N O S E S E P A R A N E N R E P O S O .•S U S P R O P I E D A D E S Y C A N T I D A D E S SE DESCRIBEN ENTÉRMINOS DE T E M P E R AT U R A , PRESIÓN, VOLUMEN YNÚMERO DE MOLÉCULAS.
  • 3. UNIDADES DEL SI PARA LA PRESIÓN YTEMPERATURARecordemos las unidades de fuerza: Fuerza = masa x aceleración 1 Newton = 1N = 1 Kg x m / s2La presión se define como la fuerza aplicada, por unidad de área: Presión = fuerza / área 1 Pascal = 1 Pa = 1 N / m2La presión además se expresa en atmósferas, milímetros de Mercurio (Hg) y Torricellis. 1 atm =760mmHg=760Torricelli= 1,01325x102 PaT(K) = t(ºC) + 273
  • 4. LEYES DE LOS GASESSon leyes establecidas por diferentes científicos a lo largo de la historia, quelograron generalizar el comportamiento de los gases, a través de sus experimentos.Cada una lleva el nombre de su autor:1. Ley de Boyle: Relación presión y volumen.2. Ley de Charles y Gay-Lussac: Relación temperatura y volumen.3. Ley de Avogadro: Relación entre volumen y cantidad.4. Ley de difusión de Graham
  • 5. LEY DE BOYLE (1662) Una muestra de gas en un tubo con forma de U, a temperatura constante. Se registra su volumen y la diferencia de altura entre las dos columnas de Hg. La diferencia de altura más la presión atmosférica, representa la presión del gas. Al graficar volumen contra presión se obtiene una hipérbola, si se grafica volumen contra 1/P se obtiene una recta.“LEY: A temperatura constante, el volumen V que ocupa una masa definida de gas es inversamente proporcional a la presión aplicada P.”
  • 6. LEY DE BOYLE (1662) P1V1= P2V2Es decir, si a una misma temperatura,aumentamos la presión a un recipiente quecontenga un gas, reduciremos el espacioocupado por este. Si la presión aplicadadisminuye, el volumen ocupado por el gas,aumenta.A presiones y temperaturas normales, lamayoría de los gases obedecen la ley de Boyle.Esto se llama COMPORTAMIENTO IDEAL. “LEY: A temperatura constante: el volumen V que ocupa una masa definida de gas es inversamente proporcional a la presión aplicada P.”
  • 7. EJEMPLOTenemos 4 L de un gas que están a 600 mmHg de presión. ¿Cuál será su volumen siaumentamos la presión hasta 800 mmHg? La temperatura es constante, no varía.Solución:Como los datos de presión están ambos en milímetros de mercurio (mmHg) no es necesario hacer la conversión a atmósferas (atm). Si solo uno de ellos estuviera en mmHg y el otro en atm, habría que dejar los dos en atm.Aclarado esto, sustituimos los valores en la ecuación P1V1 = P2V2. 600 mmHg x 4L = 800 mmHg x V2Ponemos a la izquierda el miembro con la incógnita 800 mmHg x V2 = 600 mmHg x 4LDespejamos V2: V2 = (600 mmHg x 4L )/ 800 mmHgRespuesta: V2 = 3LSi aumentamos la presión hasta 800 mmHg el volumen disminuye hasta llegar a los3 L.
  • 8. EJERCICIOS SOBRE LA LEY DE BOYLE (1662)• Una muestra de gas ocupa 12L (V1) a presión de 1,2 atmósferas (P1). Cuál sería su volumen si la presión aumentara a 2,4 atmósferas (P2)? Suponga que la temperatura no cambia.• Una muestra de oxígeno, ocupa 10 Litros a una presión de P=790 Torr. A qué presión ocuparía 13,4 L si la temperatura no cambia?(1 Atm=760mmHg=760Torr)
  • 9. LEY DE CHARLES Y GAY-LUSSAC (1800) Cómo afectará el cambio de la temperatura el volumen y la presión de un gas? A una presión constante, el volumen de una muestra de gas se expande cuando se calienta y se contrae al enfriarse.«LEY: A presión constante (P), el volumen (V) que ocupa la masa dada de gas, es directamente proporcional a su temperatura absoluta (T).»
  • 10. EJEMPLO
  • 11. EJERCICIOS SOBRE LA LEY DE CHARLES1, Una muestra de Nitrógeno ocupa 117 mL a 100ºC. A qué temperatura ocuparía 234 mL si la presión no cambiase?Diga cuál afirmación es verdadera:a) Si se calienta un gas de 100ºC a 200ºC, el volumen se duplica.b) Si se calienta un gas de 0ºC a 273ºC el volumen se duplicac) Si se enfría un gas de 1273ºC a 500ºC el volumen disminuye por unfactor de 2.d) Si se enfría un gas de 1000ºC a 200ºC el volumen disminuye por unfactor de 5.e) Si se calienta un gas de 473ºC a 1219ºC el volumen se incrementa unfactor de 2.2, Un volumen de 36,4 L de metano gaseoso se calienta de 25 a 88ºC apresión constante. Cuál es el volumen final del gas?3, En condiciones de presión constante, una muestra de H gaseoso conun volumen inicial de 9,6 L a 88ºC se enfría hasta que su volumen final esde 3,4 L. Cuál es su temperatura final?
  • 12. LEY DE AVOGADRO (1811)Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen del mismo.Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo.Esto tan simple, podemos expresarlo en términos matemáticos con lasiguiente fórmula:si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conformanobtendremos un valor constante.“LEY: A temperatura y presión constantes, el volumen de un gas es directamente proporcional al número de moles del gas presente.” .
  • 13. EJERCICIO• Tenemos 3,50 L de un gas que, sabemos, corresponde a 0,875 mol. Inyectamos gas al recipiente hasta llegar a 1,40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (la temperatura y la presión las mantenemos constantes).Solución:Aplicamos la ecuación de la ley de Avogadro y reemplazamos los valorescorrespondientes:resolvemos la ecuación, multiplicando en forma cruzada:Ahora, despejamos V2, para ello, pasamos completo a la izquierda el miembro con la incógnita (V2), y hacemos:Respuesta:El nuevo volumen (V2), ya que aumentamos los moles hasta 1,40 (n2), es ahora 5,6 L
  • 14. ECUACION DEL GAS IDEALEste es un resumen de las leyes de los gases que hemos visto: Ley de Boyle V∝ 1/P Ley de Charles V ∝ T Ley de Avogadro V ∝ nPodemos combinar las tres en una sola ecuación maestra para el comportamiento de los gases: PV=nRTDonde R, la constante de proporcionalidad, se denomina constante de los gases y es igual a R= 0,082057 L.atm/mol.K, n es el número de moles, P es presión en atm, V es volumen en litros y T es temperatura en grados K.Según experimentos, 1 mol de un gas ideal ocupa 22,4 L, que es un poco más que el volumen de una pelota de baloncesto. A 0ºC (273 K), y 1 atm de presión, muchos gases reales se comportan como un gas ideal. Las condiciones de 0ºC y 1 atm de presión se consideran condiciones estándar.
  • 15. EJERCICIOS1. Cuál es el volumen de un globo de gas que se llena con 4 moles de He cuando la P atmosférica es de 748 Torr y la T de 30ºC?2, Un globo lleno de helio con diametro de 24 pies, y volumen 7240 pies cúbicos. Cuantos gramos de helio se requieren para inflar el globo hasta una presion de 745 torr a 21ºC? (1pie3=28,3 L)3, ¿Cuál es la temperatura en °C de un gas ideal, si 0.726 moles ocupan un volumen de 1290 mL a la presión de 1011 mmHg ?4, ¿Cuál es la presión en atm de un gas ideal, si 0.257 moles ocupan un volumen de 1580 mL a la temperatura de 5 °C ?5, ¿Cuál es el volumen en mL que ocupa un gas ideal si 0.332 moles se encuentran a una temperatura de 121.29 K y a una presión de 1.14 atm ?6, ¿Cuál es la presión en mmHg de un gas ideal, si 0.804 moles ocupan un volumen de 6.87 litros a la temperatura de 202.95 K ?7, ¿Cuál es la presión en mmHg de un gas ideal, si 0.919 moles ocupan un volumen de 1.31 litros a la temperatura de 87.16 K ?http://www.educaplus.org/gases/ejer_gas_ideal.html

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