Gases Por: M.A. Alicia Ávalos

Palomitas de maíz y las leyes de los gases

• El grano de maíz es un recipiente herméticamente cerrado.

• Cuando el maíz se calienta, la humedad se vaporiza y se tiene un gas en un recipiente cerrado.

• La ley de Gay Lussac nos dice que a volumen constante la presión gaseosa aumenta con la temperatura.

• Entre 200 y 240°C la presión del gas caliente del interior del grano se hace mayor de lo que el pericarpio puede resistir y explota.

Temperatura y presión normales

• El volumen de un gas depende de la presión y la temperatura.

• El volumen pequeño de un gas a baja temperatura y alta presión pueden tener la misma masa que un volumen grande del mismo gas a una temperatura mas alta y presión mas baja.

Condición estándar

• Se toman de referencia.

• 273K (0°C)

• Presión estándar 1amt (760 torr)

• TPE (temperatura y presión estándar)

Ley combinada de los gases

• Combina la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac.

Ejemplo:

• Un globo está lleno de helio cuando está en el suelo, a 22°C y a una presión de 740 torr.

• En estas condiciones su volumen es de 10.0m3. ¿Cuál sería su volumen (en metros cúbicos) a una altitud de 5300m, donde la presión es de 370torr y la temperatura es de -23°C?

Solución

Inicial final

P1 = 740 torr P2 = 370 torr

V1 = 10.0 m3 V2 = ?

T1 = 22 + 23 = 295K T2 = -23 + 273 = 250K

• V2 = 10.0 m3 x 740 torr x 250 K = 16.9 m3

• 370 torr 295 K

Ley de Avogadro: volumen y moles de gases

• Modifica la cantidad de gas, número de moléculas o moles de gas.

Hipótesis de Avogadro

• Volúmenes iguales de gases a la misma presión y temperatura contienen igual número de moléculas.

• Si se duplica el volumen de un gas, también debe duplicarse el número de moléculas o moles del gas si la temperatura y la presión son constantes

Ley de Avogadro

• El volumen de un gas a temperatura y presión constantes es proporcional al número de moles (n) del gas.

• V α n o V = kn

• Cuando el número de moles de gas, n1, con un volumen inicial V1, cambia a una cantidad diferente n2, a temperatura y presión constantes, se puede establecer el volumen final V2, aplicando la ley de Avogadro.

• V1 = V2

• n1 n2

• n = número de moles de un gas

Ejemplo:

• A cierta presión y temperatura, un trozo de 21.0 g de hielo seco (CO2 sólido) sublima totalmente, es decir, se transforma directamente en gas. El CO2 gaseoso ocupa un volumen de 11.5 L ¿Cuál sería el volumen de 1.00 mol del gas a presión y temperatura constantes?

• Solución:

• Convierte la cantidad inicial de CO2 , 21g a moles

• 21.0 g CO2 x 1mol CO2 = 0.477 mol CO2

• 44.0 g CO2

Inicial Final

n1 = 0.477 mol n2 = 1.00 mol

V1 = 11.5 L V2 = ? litros

Aplicando la ley de Avogadro y despejando V2

• V2 = 11.5 L x 1.00 mol = 24.1 L

• 0.477 mol

Volumen molar y densidad de gases a TPE

• La densidad de gases se informa en gramos por litro a TPE.

• Existen 6.022 x 1023 moléculas en un mol de cualquier sustancia.

• La masa de un mol de gas es el peso formular expresado en gramos.

Ejemplo:

• Masa molar (gramos por mol)

• Densidad del gas a TPE (gramos litro)

• Podemos averiguar cuantos litros ocupa un mol del gas a TPE

• La masa molar del nitrógeno gaseoso es de 28.0 g/mol, y su densidad a TPE es de 1.25 g/L.

• Su volumen será:

• 28.0 g x 1 L = 22.4 L/mol para el nitrógeno a TPE

• mol 1.25g

Ley del gas ideal

• Se ajusta a la perfección a las leyes de los gases en todas las condiciones

• La presión, volumen y temperatura son variables.

• El volumen molar de cualquier gas a TPN es de 22.4 L

•

• PV = nRT

• Permite a los científicos variar temperatura, presión, masa y volumen.

• También llamada ecuación general del estado gaseoso.

Ejemplo

• Calcule el volumen que ocupa 1.00 mol de nitrógeno gaseoso a 25°C , a una presión de 1.00 atm.

• Se emplean los valores conocidos para un mol de gas a TPE

• PV = nRT R = 1 atm x 22.4 L = 0.0821 L-atm / mol-K

• 1 mol x 273 K

• V = nRT / P

• V = 1.00 mol x 0.0821 L-atm x 298 K = 24.5 L

• 1.00 atm mol K

Ley de Dalton de las presiones parciales

• Establece que cada gas en una mezcla de gases ejerce una presión parcial igual a la presión que ejercería si un solo gas estuviera presente en el mismo volumen.

• La presión total de la mezcla es la suma de las presiones parciales de todos los gases presentes.

• Cada gas ejerce su propia presión. La presión total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales que los gases individuales ejercen.

• Ptotal = P1 + P2 + P3 + …..

Presión de vapor

• Es la presión parcial que ejercen las moléculas de la sustancia que están en la fase gaseosa, sobre la fase líquida de la sustancias.

• Pgas recogido = Ptotal - P vapor de agua

Ejemplo:

• Se recoge oxígeno gaseoso sobre agua a 20°C , a una presión barométrica de 744 torr, y se igualan los niveles de agua dentro y fuera de la botella colectora. ¿Cuál es la presión del oxígeno seco (O2 solo)?

• Pgas recogido = Ptotal - P vapor de agua

• Pgas recogido = 744 - 18 = 726 torr

Estequiometria de gases