QUIMICA GENERAL Leyes de los gases idealesLa mayora delas sustancias pueden existir en los tres estados dela materia,dependiendo el estado del sistema de la presin y de la temperatura. En muchos aspectoslos gases son mucho ms simples que los lquidos y los slidos, el movimiento molecular de losgases es aleatorio y la fuerza de atraccin entre las molculas es tan pequea, que estas sepueden considerar que se mueven li!remente y en forma independiente unas de otras.Las varia!les que determinan el estado de un sistema gaseoso, para una determinadamasa de gas son" la presin, el volumen y la temperatura La presin atmosfrica es medida por un !armetro, la presin atmosfrica se mideutilizandoun!armetrodemercurio, esconsideradapresinatmosfricanormal laquesoporta una columna de mercurio de #$% mm al nivel del mar y una temperatura de % &'. Lapresin medida en mm de mercurio tam!in se la denomina (orricelli.1 atmsfera equivale a 760 mm de Hg.La unidad de presin en el sistema internacional es el )ascal, que se define como la accinde una fuerza de un *e+ton en un metro cuadrado de superficie.,eamos que relacin existe entre los distintos sistemas de unidades de presin

presin =fuerza / superficie presin = masa x aceleracin / superficie presin = volumen x densidad x aceleracin / superficievolumen xdensidadxaceleracin presin= -----------------------------------------------superficie)arauna columna de mercurio de #$ cm de altura, cuya densidad es "13, 5951 gramos / cmLa gravedadque se considera, tiene un valor de 980, 665 cm / seg Presin = alturaxdensidadxaceleracin de la gravedadPresin =6 cm x13,5951 gramos / cmx980,665cm / segPresin =0,6 mx13,5951x10 !g / mx9,80665 m / segPresin =1013"5ne#ton / mPresin = 1013"5 Pascal Presin = 1013,"5 $ectoPascal11QUIMICA GENERAL La unidad de presin en el sistema internacional de unidades es el )ascal, es una unidadderivada, es la presin de un *e+ton por un metro cuadrado.-La presin atmosfrica se puede medir en" atmsferas, mm de mercurio .(orricelli / yenhectopascal La relacin entre las distintas unidades es la siguiente: 1 atm = 60 mm de $g = 1013, "5 $ectoPascalLey de Boyle y Mariotte0o!erto1oyle.2$3#- 2$42/ yEdmundo5ariotte.2$3%- 2$67/ tra!a8aron condistintos gases a temperatura constante, es decir isotrmicamente , o!serv que a mayorpresin, paraunadadamasadegas, menorvolumenyviceversa, enformamatemticapodemos escri!ir" Pa x Va = P x VLa representacin grfica de , en funcin de ) da una hipr!ola equilteraLey de Charles y Gay Lussac'harles . 2#7$ - 2639/ y :ay Lussac . 2##6- 26;% / estudiaron la relacin que existeentre la presin y la temperatura a volumen constante , es decir en un proceso isocrico, yla relacin que existe entre el volumen y la temperatura a presin constante , es decir en unproceso iso!rico.-Primera ley de Charles y Gay Lussac%n un &roceso 'ue se e(ect)a a volumen constante, las &resiones 'ue so&orta una masagaseosa es directamente &ro&orcional a la tem&eratura a*soluta+,Latemperaturaa!solutasemideengradosmero demoles,para eso vamos acalcular la'onstante@niversal de los gases. La constante universalde los gases, denominada R , se calcula de la siguiente manera"?e parte de la ecuacin general de los gasesvista anteriormente, usandoPa x VaP x V------------ = -------------- !a !?e considera 2 mol de una sustancia gaseosa en '*)(, y se utiliza el primer miem!rode la ecuacin, reemplazando por los datos vistos, tenemos

) atm x&&(.). litro/ = -------------------------- =0(00&01litro-atm / #$ 2mol &7'()6 #$ -mol=parece el trmino mol, ya que 33, 7 litros son por cado mol de sustancia gaseosa El valor de la constante depende del sistema de unidades utilizadas.760 mm Hg x&&(. l / = ---------------------------- =6&('6''& litro-mm Hg/ #$ 2mol &7'()6 #$ -mol)0)'(&1 HPa x&&(. litro / = ------------------------ ---------=0'()..HPa / #$ 2mol &7'()6 #$ 2mol.omo volumen x &resin es tam*i/n energ0a, en termodin1mica se utili-a un valor de 2 = 8 , 3134oule /5!+mol6olviendo a la ecuacin general7 PaxVaPbx Vb-----------= -------------TaTb44QUIMICA GENERAL (omando como condiciones iniciales las condiciones normales de presin y temperaturateniendo nmoles de una sustancia gaseosa, podemos escri!ir lo siguientePx Vn. /=-------------o lo quees lo mismo!

P.V =n./.!* (ener siempre presente que la temperatura de!e medirse en grados x* =n* / < na = n* = nc> xc =nc/ %ntonces se &uede calcular las &resiones &arciales de la siguiente manera 7&a =xa + P&* =x* + P ;&c =xc + P Lo importante de esta ley, es que no indica que la presin total en un sistema gaseosono depende de la naturaleza del gas, sino que depende del n>mero total de molculas.(ampoco depende del tamao de las molculas.Existe una relacin directa entre el n>mero de moles y el n>mero de molculas, estarelacin es que N = n x 6,02 x 1023, donde N es el n>mero de molculas, n el n>mero demoles y 6,02 x 1023, es el nmero de Avogadro=ctualmente se define el mol, teniendo en cuenta el n>mero de =vogadro @n mol de molculas es el n>mero de =vogadro de molculas@n mol de tomos es el n>mero de =vogadro de tomos@n mol de iones es el n>mero de =vogadro de iones@n mol de electrones es el n>mero de =vogadro de electrones ?i el peso molecular de un gas es igual a 93 . no tiene unidades / , un mol de dicho gastiene una masa de 93 gramos "La molcula gramo es igual a la mas del peso molecular expresado en gramosLo mismo sucede con el peso atmico @n tomo gramo es igual a la masa del peso atmico expresado en gramos,eamos un e8emplo" 'alcular el peso molecular del 'B3 .dixido de car!ono /Es igual a la suma de los pesos atmicos23 C 3x2$ D 77 .no tiene unidades/@n mol de dixido de car!ono pesa 77 gramos.66QUIMICA GENERAL En un mol de dicho compuesto hay 6,0" x 10"3 molculas, por lo tanto una molcula deeste compuesto pesa ## $6,0" x 10"3gramos = ,31 x 10 ,"3 gramosLaleydeAaltondelas presiones parciales tam!inseaplicaenel casodelaspresiones de vapor, como por e8emplo en el caso de vapor de aguaEsmuycom>nenel la!oratoriorecogergasesso!reagua, yparael clculodelacantidad de gas desprendido se aplica la ley de las presiones parciales.La presinde vapor de agua depende de la temperatura, a medida que la temperaturaaumenta, aumenta la presin de vapor. 'uando la presin de vapor de una sustancia, es iguala la presin externa, el lquido entra en e!ullicin. ?i la presin externa es igual a #$% mm de Eg , la temperatura en la cual la presin devapor es igual a la atmosfrica , se denominapunto de e!ullicin.-)resin de vapor de agua en funcin de la temperaturaT C 0 5 10 15 20 25 30 35 40mm! 4"5# 6$54 %$21 12$&% 1&$54 23$&6 31$#2 42$1# 55$32T C 45 50 55 60 65 &0 &5 #0 #5mm! &1$5# %2$51 11#$04 14%$3# 1#&$54 233$& 2#%$1 355$1 433$6T C %0 %5 100mm! 525$&6 633$%0 &60$000ealiceenpapel milimetradoel grficode presindevapordeagua enfuncin delatemperatura.-%elacin entre el !eso mol&cular y la densidad de un gas idealP. V = n / ! '(m(n = m / 3)ie*+( 3la m(l,'ula !-am( . m la ma)aP . V = "m . / . ! % / 3/a'ie*+( 0a)a1e +e 2,-mi*() 2e*em() 3 3 ="m . / . !% / V. P '(m( m/V = densidad = d2e*em()3&&QUIMICA GENERAL 3 . P = d . /. ! (homas :raham, alrededor del ao 269%, estudio la efusin de los gases y o!servo quela velocidad de efusin de los mismos es inversamente proporcional a la raz cuadrada desus pesos moleculares. aM4M45a5=

FGue significa efusinH?i sede8apasarungasqueseencuentraenunrecipientecerrado, al queselepractica un orificio pequeo, a un recipiente totalmentevaco, el proceso se llama efusin. ,en cam!io difusin esun proceso medianteelculunasustancia sedistri!uye enformauniforme, ocupando todo el espacio disponi!le, esto es de!ido a que las molculas de losgases se mueven permanentemente en forma aleatoria .sin una ley determinada conprecisin/?i pore8emploseconectandostanquesconteniendolamismasustanciagaseosaadistintaspresionesysea!relavlvulaquelosconecta, al ca!odeunciertotiempoenam!os recipientes la presin es la misma. El gas que se encuentra en el recipiente que tienemayor presin difunde hacia el otro recipiente cuya presin es menor.:ases diferentes tienen distintas velocidades de difusin. Gases %eales- esviacin de la idealidad"Los gases reales presentan desviaciones importantes con respeto a la ecuacin de losgases ideales a altas presiones y !a8as temperaturas.'uando se hizo el estudio de los gases en la teora cintico molecular se supuso que lasmolculas de un gas tienen volumen desprecia!le y que no hay acciones entre las molculas. Las molculas reales tienevolumen, aunquemuypequeo, apresiones elevadas ladistancia entre las molcula se achica y el volumen de las mismas empieza influir so!re lascondiciones del sistema, lo mismo sucede a !a8as temperaturas.##Tem0e-a2u-a a4)(lu2aC(*)2a*2e u*ive-)al +e l() !a)e)6e*)i+a+ +el !a)0-e)i7*8e)( m(le'ula- e90-e)a+( e* !-am()QUIMICA GENERAL Endistanciascortasapareceninteraccionesentrelasmolcula, quenoaparecencuando la distancia entre ellas es muy grande.'omo resultado de estas interacciones, lapresin del sistema es menor que la calculada para un gas ideal.,arias ecuaciones han sido desarrolladas para estudiar el comportamiento real de losgases , una de las mas importante es la ecuacin de ,an der Iaals. Esta ecuacin difiere dela de los gases ideales en dos trminos de correccin, los trminos son denominados a y !.@no corrige la presin yel otro corrige el volumen. Los trminos a y ! dependen de los gases considerados.La correccin de la presin tiene en cuenta la fuerza de atraccin entre lasmolculas, esta constante a es diferente para cada gas. La constante ! de correccin delvolumen tiene en cuenta que las molculas tienen un volumen finito.Los valores de a y ! aumentan cuando aumenta el peso molecular y la comple8idaddelas molculas consideradas.)aracalcular lapresin deun gas utilizandola ecuacin de,an der Iaals, laexpresin matemtica es la siguiente"225a **4 5*RT8 =Ae esta ecuacin se pueden despe8ar las distintas varia!les.Es de hacer notar que esta ecuacin no resuelve todos los casos y que es una ecuacinaproximada. Lome8oresutilizardatosexperimentales, conestosconstruirlosgrficoscorrespondientes y analizar cada uno de ellos. Ea!r un grfico para cada gas considerado.Las ecuaciones que analizan los gases reales sirven para una primera aproximacin. 'EMPE%A'(%A ) P%ES*+, C%-'*CALos gases se pueden licuar por compresin a una determinada temperatura, pero esatemperatura no puede ser cualquiera, ya que hay temperaturas en las cuales el gas no puedeserlicuado. )aracadagashayunatemperaturaporencimadelacul el gasnopuedelicuarse, independientemente de cul sea la presin aplicada, esa temperatura se denominatemperatura crtica"La temperaturacrticaes lamximatemperaturaenlacual elgas puede estarenestado lquido. %%QUIMICA GENERAL La presin crtica ser aquella que corresponda a la temperatura crtica. )aralosingenierosestastemperaturasypresionescrticassonmuy>tilesyaquepermitendecidir enquecondiciones sepuedenlicuar los gases yfi8alos lmites detemperatura y presin. En algunos casos el ingeniero desea que un gas se licue y otros !uscalas condiciones para que esto no ocurraEl amonaco tiene una temperatura crtica de 293,7J' y una presin crtica de 222,;atmsferas.El dixido de car!ono tiene una temperatura crtica de 92.%J' y una presin crtica de#9,% atmsferas SERIE DE EJERCICIOS%2. @na cierta masa de gas ideal ocupa un volumen de 3% litros a %,$ atm de presin.FGuevolumen ocupara a #%% mm Eg y a la misma temperatura, que ley aplica en la resolucin delpro!lemaH En>nciela.0espuesta" 29,%9 litros.Ley de 1oyle 5ariotte.%3.@na cierta masa de gas ideal e8erce una presin de 2,%; atm.= 2# &'.FGue presine8ercerunvolumenigual del mismoa939&mero de moles de hidrgeno desprendido!. n>mero de molculas de hidrgeno desprendidasc. n>mero de molculas de agua en los ;% ml de gas total3%. @n gas desconocido efunde a una velocidad que es %,7$% veces la velocidad de efusindel oxgeno, a la misma temperatura. 'alcule el peso molcular del gas desconocido.32. @n volumen de 3,96 litros de un gas medido a 4#&' y #3% mm de Eg tiene una masa de3,62 gramos. 'alcular el peso molecular de dicho gas. .0 D %,%63 atm.litroKmol.