GASES IDEALES Y LA LEY DE GAS IDEAL

Esta página se ve en los supuestos que se hacen en la teoría cinética sobre gases ideales, y tiene una mirada introductoria en la Ley del Gas Ideal: pV = nRT. Esto está pensado sólo como una introducción adecuada para estudiantes de química en el Reino Unido sobre un estándar de nivel (por 16 a 18 años), y por lo que no hay ningún intento de derivar la ley de los gases ideales utilizando cálculos de tipo física.

Supuestos teoría cinética sobre los gases ideales

No hay tal cosa como un gas ideal, por supuesto, pero muchos gases se comportan aproximadamente como si fueran ideales a temperaturas de trabajo corriente y presiones. Los gases reales se tratan con más detalle en otra página.

Los supuestos son:

Los gases se componen de moléculas que están en movimiento aleatorio constante en líneas rectas.

Las moléculas se comportan como esferas rígidas. La presión es debido a las colisiones entre las moléculas y

las paredes del recipiente. Todas las colisiones, tanto entre las propias moléculas, y

entre las moléculas y las paredes del recipiente, son perfectamente elásticas. (Esto significa que no hay pérdida de energía cinética durante la colisión.)

La temperatura del gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas.

Y luego dos supuestos absolutamente clave, porque éstas son las dos formas más importantes en que los gases reales difieran de los gases ideales:

No hay (o totalmente insignificantes) fuerzas intermoleculares entre las moléculas de gas.

El volumen ocupado por las propias moléculas es completamente insignificante en relación con el volumen del recipiente.

El gases ideales

La ecuación del gas ideal es:

pV = nRT

En conjunto, se trata de una ecuación fácil de recordar y utilizar.Los problemas se encuentran casi en su totalidad en las unidades. Estoy asumiendo abajo que está trabajando en unidades del SI estrictas (como usted será si usted está haciendo un examen en el Reino Unido, por ejemplo).

La exploración de los diversos términos

Presión, p

La presión se mide en pascales, Pa - a veces expresada en newtons por metro cuadrado, N m -2 . Estos significan exactamente lo mismo.

Tenga cuidado si se le da presiones en kPa (kilopascales). Por ejemplo, 150 kPa es de 150.000 Pa. Debe hacer que la conversión antes de utilizar la ecuación del gas ideal.

Si desea convertir de otras medidas de presión:

1 atmósfera = 101325 Pa 1 bar = 100 kPa = 100.000 Pa

Volumen, V

Este es el lugar más probable para que usted pueda ir mal cuando se utiliza esta ecuación. Esto se debe a la unidad SI de volumen es el metro cúbico, m 3 - no cm Para 3 o dm 3 .

1 m 3 = 1.000 dm 3 = 1000000 cm 3

Así que si usted está insertando valores de volumen en la ecuación, primero hay que convertirlos en metros cúbicos.

Usted tendría que dividir un volumen en dm 3 por 1000, o en cm3 por millón.

Del mismo modo, si usted se está resolviendo un volumen medio de la ecuación, recuerda para convertir la respuesta en metros

cúbicos en dm 3 cm o 3 si es necesario - esta vez mediante la multiplicación por un 1000 o un millón.

Si obtiene este mal, usted va a terminar con una respuesta tonta, por un factor de mil o un millón. Así que por lo general es bastante obvio si ha hecho algo mal, y usted puede comprobar de nuevo.

Número de moles, n

Esto es fácil, por supuesto - es sólo un número. Usted ya sabe que lo hagas funcionar, dividiendo la masa en gramos de la masa de un mol en gramos.

Lo más a menudo utilizan la ecuación de los gases ideales, haciendo primero la sustitución para dar:

No recomiendo que te acuerdas de la ecuación del gas ideal en esta forma, pero usted debe estar seguro de que usted puede convertirlo en este formulario.

La constante de los gases, R

Se les dará un valor para R, si lo necesita, o usted puede buscarlo en una fuente de datos. El valor de la IS para R es 8,31441 JK -

1 mol -1 .

Nota:   Usted puede venir a través de otros valores para esto con diferentes unidades. A por lo general se utiliza uno en el pasado fue 82.053 cm 3 atm K -1 mol -1 . Las unidades que indican que el volumen sería en centímetros cúbicos y la presión en atmósferas. Desafortunadamente las unidades de la versión IS no son tan obviamente útil.

La temperatura, T

La temperatura tiene que estar en kelvin. No te olvides de añadir 273 si se le da una temperatura en grados Celsius.

Utilizando la ecuación de gas ideal

Cálculos realizados usando la ecuación de los gases ideales se incluyen en mi libro cálculos (ver el enlace en la parte inferior de la página), y no puedo repetirlas aquí. Hay, sin embargo, un par de cálculos que no he hecho en el libro que da una idea razonable de cómo funciona la ecuación del gas ideal.

El volumen molar a stp

Si usted ha hecho cálculos sencillos de ecuaciones, es probable que haya usado el volumen molar de un gas.

1 mol de cualquier gas ocupa 22,4 dm 3 a STP (temperatura y presión estándar, tomada como 0 ° C y 1 atmósfera de presión).También es posible que haya utilizado un valor de 24,0 dm 3 a temperatura ambiente y presión (tomado como alrededor de 20 ° C y 1 atmósfera).

Estas cifras son en realidad sólo es cierto para un gas ideal, y vamos a echar un vistazo a donde vienen.

Podemos utilizar la ecuación de los gases ideales para calcular el volumen de 1 mol de un gas ideal a 0 ° C y 1 atmósfera de presión.

En primer lugar, tenemos que conseguir las unidades derecha.

0 ° C es 273 K. T = 273 K

1 atmósfera = 101325 Pa. P = 101.325 Pa

Sabemos que n = 1, porque estamos tratando de calcular el volumen de 1 mol de gas.

Y, por último, R = 8.31441 JK -1 mol -1 .

Slotting todo esto en la ecuación del gas ideal y, posteriormente, reorganizar da:

Y, por último, porque estamos interesados en el volumen en decímetros cúbicos, usted tiene que recordar que multiplicar esta por 1000 para convertir de metros cúbicos en decímetros cúbicos.

Por tanto, el volumen molar de un gas ideal es 22,4 dm 3 en stp.

Y, por supuesto, usted podría hacer de nuevo este cálculo para encontrar el volumen de 1 mol de un gas ideal a temperatura ambiente y presión - o cualquier otra temperatura y presión.

Encontrar la masa fórmula relativa de un gas a partir de su densidad

Esto es lo más difícil, ya que hace uso de la ecuación de los gases ideales.

La densidad de etano es 1,264 g dm -3 a 20 ° C y 1 atmósfera.Calcular la masa fórmula relativa de etano.

El valor de la densidad significa que 1 dm 3 de etano pesa 1.264 g.

Una vez más, antes de hacer cualquier otra cosa, conseguir las unidades incómodas solucionaron.

Una presión de 1 atmósfera es 101.325 Pa.

El volumen de 1 dm 3 tiene que ser convertido a metros cúbicos, dividiendo por 1000. Tenemos un volumen de 0.001 m 3 .

La temperatura es de 293 K.

Ahora ponga todos los números en la forma de la ecuación del gas ideal que le permite trabajar con las masas, y reorganizar a elaborar la masa de 1 mol.

La masa de 1 mol de cualquier cosa es simplemente la masa fórmula relativa en gramos.

Así que la masa fórmula relativa de etano es 30,4, a 3 sig higos.

Ahora, si se suman los medios de fórmula relativa de etano, C 2H 6 utilizando los valores exactos de masas atómicas relativas, se obtiene una respuesta de 30,07 a 4 cifras significativas. Que es diferente de nuestra respuesta - así que ¿qué tiene de malo?

Hay dos posibilidades.

El valor de la densidad que he utilizado no sea el correcto.Hice la suma de nuevo con un valor ligeramente diferente citado a una temperatura diferente de otra fuente. Esta vez me dieron una respuesta de 30.3. Así que los valores de densidad pueden no ser del todo exacto, pero ambos están dando el mismo tipo de respuesta.

El etano no es un gas ideal. Bueno, por supuesto que no es un gas ideal - no hay tal cosa! Sin embargo, en el supuesto de que los valores de densidad son cerca de corregir, el error está dentro de 1% de lo que cabría esperar. Así que, aunque el etano no se comporta exactamente como un gas ideal, no está lejos.

Si lo que necesita saber acerca de los gases reales, ahora es un buen momento para leer sobre ellos.