ÁREA DE CIENCIAS NATURALES, SALUD Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

QUÍMICA - LEYES DE LOS GASES

Profesor: HECTOR ALONSO MELGAREJO

ACTIVIDAD PREVIA

Consultar la teoría cinética de los gases.

PRESIÓN: es definida como la fuerza ejercida por unidad de área. P = F / A

Las unidades de presión son: dinas / cm2 Newton / m2 (Pascal: Pa) Libra-fuerza / pulg2

Presión ejercida por una columna de fluido: Altura x densidad del fluido x gravedad

LEY DE ROBERT BOYLE Y EDME MARIOTTE

A temperatura constante, el volumen de cualquier gas seco, varía inversamente proporcional a la presión a la que se somete.

V 1 / P V1 P1 = V2 P2

LEY DE JACQUES CHARLES

A presión constante, el volumen de un gas varía directamente proporcional a su temperatura absoluta.

V T V1 / T1 = V2 / T2

LEY DE GAY-LUSSAC

A volumen constante, la presión de un gas varía proporcionalmente con la temperatura absoluta.

P T P1 / T1 = P2 / T2

LEY O ECUACIÓN COMBINADA DE LOS GASES (Leyes de Boyle y Charles)

Variación de volumen, presión y temperatura del gas: P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2

LEY DE JOHN DALTON O DE LAS PRESIONES PARCIALES

La presión total que ejerce una mezcla de gases es el resultado de la suma de las presiones parciales.

Pt = P1 + P2 + P3 + ... + Pn

Fracción molar ( X ) X = Moles de la sustancia / moles totales de la mezcla.

Presión parcial de un gas: P = fracción molar del gas Presión total de la mezcla

PRINCIPIO DE AMADEO AVOGADRO

A las mismas condiciones de presión y temperatura, volúmenes iguales de distintos gases contienen el mismo número de moléculas: 6,02 x 1023. El volumen que ocupa una mol de cualquier gas, en condiciones normales, es: 22,4 litros (volumen molar del gas). V n

Los volúmenes de los gases que reaccionan entre sí están en relación de números enteros y sencillos. Ejemplo:

2 H2 + O2 2 H2O2 volúmenes + 1 volumen 2 volúmenes

ECUACIÓN DE ESTADO O LEY DE LOS GASES IDEALES P V = n R T

La presión ejercida por un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas e inversamente proporcional a su volumen. P n T / V

ECUACIÓN DE ESTADO PARA LOS GASES REALES (P + P’) (V - V’) = n R T(Van der Waals)

R = 0,082 litros x atm / mol * K R = 62,4 litros x torr / mol * K

Donde: P: presión; V: volumen; n: número de moles; T: temperatura;R: constante de los gases; atm: atmósferas; torr: torricellis; K: grados Kelvin

1 atm = 760 mm Hg 1 torr = 1 mm Hg 1 atm = 1,013 x 105 Pa

Se calcula el número de moles (n) en una muestra de gas dividiendo el peso de la muestra por el peso de una mol del gas.

RELACIÓN DE DENSIDADES DE DOS GASES

Es el cambio en la densidad de un gas con la temperatura y la presión.

d1 / d2 = M1 / M2 d2 / d1 = V1 / V2 d2 / d1 = P2 / P1 x T1 / T2

LEY DE DIFUSIÓN DE GRAHAM

rB / rA = dA / dB rB / rA = MA / MB

Donde: r: velocidad de efusión del gas; d: densidad del gas; M: peso molecular del gas

Relación2 : 1 : 2

LEYES DE LOS GASES - EJERCICIOS

Profesor: HECTOR ALONSO MELGAREJO

TEORÍA

1. Defina los siguientes términos: Volumen, Temperatura, Presión, Mol, Densidad, peso molecular.

2. Enuncie brevemente las siguientes leyes de los gases y escriba su ecuación matemática: Ley de Boyle, Ley de Charles, Ley de Gay-Lussac, Ley combinada, Ley de Dalton, Ley de los gases ideales, Ley de difusión de Graham.

3. ¿Qué significa la expresión: condiciones normales de un gas? ¿Cuál es el valor de la constante universal de los gases?

PROBLEMAS

1. ¿Cuál es la diferencia de presión en una vasija cilíndrica de 50 cm de profundidad cuando se llena totalmente a 25 ºC con (a) mercurio y (b) con agua?. La densidad del Hg a 25ºC: 13,53 g/cm3 y la del agua: 0,997 g/cm3.

2. Dos gramos de un gas ocupan 1,56 L a 25º C y una atm. de presión. ¿Cuál será el volumen si el gas se calienta a 35º C, siendo constante la presión?

3. Cierta muestra de gas tiene un volumen de 0,452 L medidos a 87º C y 0,620 atm. ¿Cuál es el volumen a condiciones normales?

4. Una muestra de gas tiene un volumen de 0,5 L a 20º C y 750 mm. De presión. Calcular el volumen del gas si la temperatura se aumenta a 40º C y la presión cambia a 780mm.

5. Un cierto gas tiene una densidad de 1,275 g/l a 18º C y 750 mm Hg. ¿Cuál es el peso molecular del gas?

6. Se recolectó una muestra de oxígeno por desplazamiento del agua contenida en un tubo invertido. Si la temperatura es 25º C, la presión es 750 mm Hg y el volumen ocupado es 280 cm3, ¿Cuál es el volumen de oxígeno a condiciones normales?.(La presión del vapor de agua a 25º C es 23,8 mm Hg)

7. ¿Qué presión ejercerán 13 g de helio contenidos en una botella de hacer de 3 litros a 200º C?

8. Calcular la densidad del SO2 a 40º C y 750 mm de presión.

9. Calcular el número de gramos de H2S gaseoso puro contenido en un recipiente cilíndrico de 30 litros, a 20º C y una presión de 1,5 atm.

10. Calcular el volumen ocupado por 2 moles de oxígeno a condiciones normales.(Densidad del oxígeno: 1,43 g/l)

11. Se tiene un tubo de 10 m de longitud y 10 cm de radio, ¿cuántos gramos de CO2 a 25º C y 865 mm Hg son necesarios para llenarlo?

12. Calcular las velocidades de difusión relativas del NH3 y del HCl a través de un pequeño orificio.