FACULTAD DE INGENIERIA ADMINISTRATIVA E INDUSTRIAL

ASIGNATURA: QUIMICA I

CODIGO : QU- 01

UNIDAD No 01: GASES (2da parte)

DOCENTE : Ing ROBERT VEGA BARRANTES

LIMA-PERU

2010

ESTADOS FISICOS DE LA MATERIA

Ecuación Universal de los gases ideales, Mezclas de gases, Difusión gaseosa,

problemas

ECUACION UNIVERSAL DE LOS GASES IDEALES ROBERT VEGA B

L. DE DALTONPresiones parciales

ECUACION UNIVERSAL DE LOS GASES

Presion, Temperatura, Volumen

MEZCLAS DE GASES

L. DE AMAGATVolúmenes parciales

Composición de una mezcla gaseosa

Masa molecular promedio de unamezcla gaseosa

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ECUACION UNIVERSAL DE GASES IDEALESECUACION UNIVERSAL DE GASES IDEALESEl llamado también Ecuación de Estado de los gases ideales porque nos permite establecer una relación de funciones de estado que define un estado particular de una cierta cantidad de gas.

PV= nRTDonde: n =m/MR= Constante universal de gasesV= Volumen del gas , debe medirse siempre en litros (L)T= Temperatura del gas, debe medirse en escala kelvin (K)P= presión absoluta del gas.Valores de la constante Universal de gases RAtmósfera: R= 0,082 atmx L K x molKilo pascal: R= 8,3 Kpa x L K x molmmHg o Torr= R=62,4 mmHg x L K x molSi un gas es sometido a un proceso donde varia su temperatura, presión y volumen, manteniendo constante solo su masa, por lo tanto el numero de moles será también constante , estos 3 parámetros se pueden relacionar de la siguiente forma

PV= n RT si m = Cte (n= cte) PV = K T

Ecuación general de gases para dos estados particulares: P1V1 = P2V2 = K

T1 T2

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MEZCLA GASEOSAMEZCLA GASEOSAEs una mezcla homogénea (soluciones gaseosa) de dos a mas gases, donde cada componente de la mezcla tiene un comportamiento individual, ósea actúa si estuviera solo ocupando el volumen de la mezcla

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LEY DE DALTON (o presiones Parciales)LEY DE DALTON (o presiones Parciales)La presión total (Pt) es una mezcla gaseosa, igual a la suma de las presiones parciales de los gases que lo componen.La Presión Parcial de un componente (Pi) Es la presión que ejercen las moléculas del gas “i” cuando este se encuentra ocupando todo el volumen de la mezcla y a la misma temperatura. P T= i=1∑ n=i P i o Pt = P1 + P2 + P3 +……..+Pn

P1= Presión parcial del componente “1”P2= Presión parcial del componente “2”P3 =Presión parcial del componente “3”Pn= Presión parcial del enésimo componente

LEY DE AMAGAT (o de volúmenes Parciales)LEY DE AMAGAT (o de volúmenes Parciales)El volumen total ocupado por una mezcla gaseosa es igual a la suma de volúmenes parciales de sus gases componentesVolumen Parcial e un componente: Vi) = Es el volumen que ocupa dicho componente, cuando esta sometido a una presión igual al de la mezcla (P) y a la misma (T)

V T= i=1∑ n=i V I o Vt = V1 + V2 + V3 +……..+Vn

V1= Volumen parcial del componente “1”V2= Volumen parcial del componente “2”V3 =Volumen parcial del componente “3”Vn= Volumen parcial del enésimo componente

COMPOSICION DE UNA MEZCLA GASEOSACOMPOSICION DE UNA MEZCLA GASEOSALa composición de una mezcla gaseosa determina las propiedades de esta, por lo tanto es importante determinarlas e interpretarlas.

1-Fracción Molar (fm) : Indica la relación del numero de moles de u componente respecto al numero de moles totales de la mezcla

fm = ni

nt

2-Fracción de presión (fp) : Es la comparación de presión parcial de un componente respecto a la presión total

fp = Pi

Pt

3-Fracción en volumen (fv) : Es la relación de volumen parcial de un componente respecto al volumen total.

fv = Vi

Vt

4-Composición ponderal o porcentaje en masa ( %m/m) : Es la relación de volumen parcial de un componente respecto al volumen total.

%m/m = mi x100 mt

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MASA MOLECULAR PROMEDIO O APARENTE DE UNA MEZCLA GASEOSAMASA MOLECULAR PROMEDIO O APARENTE DE UNA MEZCLA GASEOSAPara una mezcla de “n” componentes

MT =f m(1) +f m (2) + f m(3) + f m (4) + . . . . . . . . . .. f m ((n) M (n).

Demostración:Demostración:

Ej: En una mezcla gaseosa C3H8 (propano), N2 y C2H2 (acetileno), los volúmenes parciales son 3L, 5L y 2L respectivamente, calcular la masa molecular promedio de la mezcla.Por Amagat : VT = V C3H8 + V N2 + V C2H2 = 3L + 5 L + 2 L = 10 L

fv = Vi Vt

Determinamos la masa molecular de la mezcla

MT =f m(1) +f m (2) + f m(3) + f m (4) + . . . . . . . . . .. f m ((n) M (n).

M= 3L x44 + 5Lx 28 + 2L x26 = 13,2 + 14,0 + 5,2 = 32,4 uma = 32,4 g/mol 10L 10L 10L

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GAS HUMEDO O GAS RECOGIDO SOBRE UN LIQUIDOGAS HUMEDO O GAS RECOGIDO SOBRE UN LIQUIDOUn gas humedo es una mezcla gaseosa donde uno de sus componentes es vapor de un liquido no volátil (generalmente es el agua) que se obtiene al hacer pasar un gas seco sobre este .Ej.El O2, N2 H2 ,etc, son gases apolares y son obtenidos mediante una reacción química, son recogidos o recolectados sobre el agua, mediante la tecnica de 2desplazamiento del agua” esta técnica se usa con la finalidad de eliminar ciertas impurezas que pudiera estar mezcladas con el gas Ej, polvo atmosférico, gotas de liquidos en suspensión.Nota: Cuando se trata de moléculas polares (NH3, H2S,SO2,etc. ) se evita recolectarlos en agua, porque debido a su polaridad , estos se disolverán, lo que hara que el proceso de recolección no se eficiente

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DIFUSION Y EFUSION DE GASESDIFUSION Y EFUSION DE GASES

Difusión: Consiste en que las moléculas de un gas se trasladan a través de otro medio material (solidó, liquido o gaseoso) debido a su alta energía cinética y alta entropía EjCuando uno siente el olor y aroma de una flor o una fruta es debido a la difusión de ciertas sustancias (esteres) que se difunden en forma de vapor a través del aire y llega al olfato., la velocidad de difusión de un gas depende del medio material en que se desplace.Velocidad de difusión en:

Medio gaseoso > medio liquido > medio solidó

Efusión: Consiste en la salida de las moléculas gaseosas a través de pequeñas aberturas u orificios practicados en la pared del recipiente que contiene el gas Ej.Cuando se desinfla un neumático, es decir el aire comprimido se efunde a través de un orificio causado por un clavo u otro objeto similar

LEY DE GRAHAMLEY DE GRAHAMA las mismas condiciones de presión y temperatura las velocidades de difusión o efusión de dos gases son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de sus masas moleculares (M) o de sus densidades.

VA = (MB)1/2 = (DB)1/2

VB (MA)1/2 (DA)1/2

Donde: M= masa molecularD= densidad

Se observa que el gas mas liviano (menor M) se difundirá o efusionara mas rápido que el gas de mayor masa (mayor M)

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Problemas de Aplicación

1-En una mezcla gaseosa contiene 20g de Ar, 10g de CO2 , 25g de O2 y 14 g de N2, sabiendo que la presión total es de 10 atm, determinar la presión parcial de oxigeno en la mezcla.

2-Se tiene una mezcla equimolar de etileno (C2H4) nitrógeno (N2) y monóxido de carbono (CO), si la presión parcial del N2 es 2 atm ¿Cuál es la presión total?

3-10 L de gas metano (CH4) a 27C y 1 atm demora en difundirse 8 minutos. A las mismas condiciones 10L de un gas desconocido demora 2 minutos ¿Cuál es la masa molecular del gas desconocido?

4-A través de un efusiometro de 2 L el CH4 demora en difundirse 50 segundos, a las mismas condiciones y en un efusimetro idéntico.¿Que tiempo demorar en difundirse el anhídrido sulfuroso (SO2)

5-Una masas de H2 recogida sobre agua a 25C y 737 mmHg ocupan un volumen de 245m3 ¿Cuál será el volumen de H2 seco medio a 12 C y 770 mmHg

6-La velocidad media de las moléculas de O2 que se difunden a través de la atmosfera es de 19,3Km/min. ¿Cuál es la velocidad media de difusión de las moléculas de He , bajo las mismas condiciones.

7-En un tubo de 100cm de longitud abierto en los extremos se coloca 2 gases A y B ¿A que distancia del gas mas ligero se encuentran , si se sueltan en forma espontánea?

8-Se recoge hidrogeno sobre agua a 25C, el volumen de gas recogido es 55cm3 y la presión 758torr, si el gas estuviera seco y en CN ¿Cuál seria su volumen?

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