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GASES
Los gases son cuerpos en los que la cohesión molecular es menor que la fuerza de repulsión de las moléculas.
CARACTERÍSTICAS:
Expansibilidad: debido a la repulsión tan grande, las moléculas de los gases tienen a fugarse y a ocupar un volumen cada vez mayor.
No tienen forma ni volumen determinados. Son comprensibles: al aplicar presión su volumen disminuye fácilmente. Son miscibles: forman mezclas homogéneas.
PRESIÓN: es la cantidad de fuerza por unidad de área.
P= FA
N
m2=Pa
PRESIÓN ATMOSFÉRICA: es la presión que ejerce el aire sobre la superficie de la Tierra.
1 atm=760m m Hg=760torr
Presión en recipientes cerrados: utiliza el manómetro.
1. Cuando la presión del gas es mayor a la presión atmosférica:Pgas=Patm+Hg
2. Cuando la presión del gas es igual a la presión atmosférica:Pgas=Patm
3. Cuando la presión del gas es menor que la presión atmosférica:Pgas=Patm−Hg
TERORÍA CINÉTICA MOLECULARSirve para comprender las propiedades físicas de los gases. Teoría de las moléculas en movimiento. Se resume así:1. Los gases consisten en grandes cantidades de moléculas que se encuentran en continuo
movimiento.2. El volumen de todas la moléculas del gas es insignificante comparado en el volumen
total en el que se está contenido el gas.3. Las fuerzas de atracción y repulsión son insignificantes.4. Las colisiones en los gases de sus partículas son perfectamente elásticas.5. La energía cinética promedio es proporcional a la temperatura absoluta.
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LEYES DE LOS GASES
Las condiciones de los gases dependen de cuatro factores importantísimos que son: volumen (V), presión (P), temperatura (T) y masa.
a) Presión: es la fuerza por unidad de área. b) Volumen: es el espacio ocupado por un cuerpo. Se puede expresar en m3, cm3, litros,
mililitros.c) Temperatura: indica la intensidad de calor de un cuerpo. Se expresa en kelvin (k).d) Masa: suele expresarse en el número de moles (n).
LEY DE BOYLE-MARIOTTE
El volumen de una cantidad determinada de gas que se mantiene a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión.
V=K x1P
Ó
PV =K
En donde K, es una constante.
Para calcular volúmenes a diversas presiones y temperatura constante:
P1V 1=P2V 2
Para el volumen a temperatura y masa constantes:
P1
V 1
=P2
V 2
V1 = volumen inicial.
V2 = volumen final.
P1 = presión inicial.
P2 = presión final.
LEY DE CHARLES
A presión constante, el volumen de una cantidad determinada de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
V=K T
2
Temperatura y masa constantes
En donde K, es una constante.
Para calcular volúmenes gaseosos a diversas temperaturas manteniendo constante la presión:
V 1 T2=V 2T 1
A presión y masa constantes:
V 1
T 1
=V 2
T2
V1 = volumen inicial.
V2 = volumen final.
T1 = temperatura absoluta inicial.
T2 = temperatura absoluta final.
CERO ABSOLUTO: es – 273o C.
K=273+℃
℃=K−273
℃=59(℉−32)
LEY DE GAY LUSSAC
A volumen constante, la presión que ejerce una muestra específica de gas varía, en razón directa a su temperatura absoluta.
P=KT
En donde K, es una constante.
En relación al volumen y masa constantes:
P1
T1
=P2
T 2
P1 = presión inicial.
P2 = presión final.
T1 = temperatura absoluta inicial.
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T2 = temperatura absoluta final.
LEY COMBINADA DE LOS GASES
Las leyes de Boyle y Charles pueden combinarse en una sola ley asi:
Boyle: V=K x1P
Charles: V=K T
V= KTP
En términos de presión, volumen y temperatura, tenemos:
P1V 1
T 1
=P2V 2
T 2
Ó
P1V 1T 2=P2V 2 T 1
LEY DE AVOGADRO
El volumen de un gas es directamente proporcional al número de moles del gas, cuando la presión y la temperatura se mantienen constantes.
V=Kn
En donde K, es una constante.
LEY DEL GAS IDEAL
Es la combinación de la ley de Boyle, Charles y Avogadro.
Boyle: V=K x1P
(n, T constantes)
Charles: V=K T (n, P constantes)
Avogadro: V=Kn (P, T constantes)
La expresión que une todas ellas es:
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V= KnTP
En donde K, es una constante.
Si R, es la constante de proporcionalidad tenemos:
V=R xnTP
Su forma más conocida es:
PV=nRT
El término R de la ecuación de estado, se conoce como constante universal de los gases y su valor es:
R=P xVn x T
= 1 atm x 1 L1mol x273 K
=0,082 atm L/mol K
Para calcular el número de moles:
moles= masamasa molecular
=n= mM
Reemplazando en la fórmula del gas ideal, tenemos:
PV = mM
RT
Y reagrupando:
PM=mV
RT
Como m/V es la densidad del gas, entonces tenemos:
PM=dRT
Ó
M=dRTP
También podemos determinar la densidad:
d= PMRT
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LEY DE DALTÓN O DE LAS PRESIONES PARCIALES
La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de todos los gases en la mezcla.
Ptotal=P1+P2+…+Pn
Para calcular la presión del gas seco, es necesario conocer la presión del vapor de agua a esa temperatura.
Ptotal=Pgas+Pvapor deagua
Pgas=Ptotal−Pvapor deagua
La presión que ejerce un gas es proporcional al número de moléculas presentes en el gas, e independientemente de su naturaleza. En una mezcla gaseosa cada uno de los gases obedece la ecuación del gas ideal, por lo tanto:
P1=n1RTV
, P2=n2RTV
, P3=n3RTV
Si todos los gases se encuentran en las mismas condiciones de volumen y temperatura, tenemos:
Pt=(n1+n2+n3 ) RTV
La presión parcial de un componente en una mezcla gaseosa se puede determinar si se conoce la fracción moral de ese componente n1/nt, la cual se la denota como X1.
P1=n1
nt
Pt=X1 Pt
P1 = presión parcialN1= número de moles del componenteNt = número total de moles de la mezclaPt = presión totalX1 = fracción molar (n1/nt)
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