mezcla de gases y cinetica de los gases

MEZCLA DE GASES Y CINETICA DE LOS GASES

Q.F. Monica Guadalupe Retuerto Figueroa

FISICOQUÍMICA AMBIENTAL

COMPONENTES DEL AIRE Y SU CONCENTRACIÓNComponente Concentración aprox.

Nitrógeno (N2) 78.03% en volumenOxígeno (O2) 20.99% en volumenDióxido de Carbono (CO2) 0.03% en volumenArgón (Ar) 0.94% en volumenNeón (Ne) 0.00123% en volumenHelio (He) 0.0004% en volumenCriptón (Kr) 0.00005% en volumenXenón (Xe) 0.000006% en volumenHidrógeno (H2) 0.01% en volumenMetano (CH4) 0.0002% en volumenÓxido nitroso (N2O) 0.00005% en volumenVapor de Agua (H2O) Variable Ozono (O3) Variable Partículas Variable

Propiedades físicas del aire• El aire en la atmósfera es esencial para la vida ya que nos permite

respirar.•• La atmósfera es una mezcla de gases, poseen densidad, masa, volumen, etc• Los gases atmosféricos ocupan espacio.• La atmósfera se expande y se contrae: cuando un gas se caliente ocupa mayor volumen por el aumento de movimiento molecular provocando que el gas se expanda. En cambio, si el gas pierde calor, se contrae. Este comportamiento de los gases del aire hace posible el viento.

• El valor de la densidad para aire seco y frío es 0,001293 g/cm3 es decir, hay 0,001293 gramos de aire en 1 cm3 de volumen a T ambiente.

• El peso de los gases que componen la atmósfera ejerce una presión sobre los cuerpos inmersos en ella. A esta se denomina Presión atmosférica.

ESTRUCTURA DE ATMÓSFERA

Clasificación de gases según su estado físico

Clasificación de gases según sus propiedades

Clasificación de gases según sus propiedades

HIPOTESIS DE AVOGADRO

A 0°C y 1 Atm. de Presión una mol de todo gas ocupa 22,4 litros de Volumen

2 4 28 32 44 64

n(x)= n(y)= n(z)

Si, porque tienen el mismo número de moléculas: 6,023x1023

LEY DE AVOGADRO

V α n V = nk

V = kn

Vm(A) = Vm(B)

1. Un recipiente, cuyo volumen es de 8,2 L contiene 20g de cierta sustancia gaseosa, a una temperatura

de 47°C y una presión de 2 Atm. ¿Cuál de las siguientes sustancias será? H2 ,CO2 , O2 , NH3 ,N2

2. En un recipiente de 1800cm3 de capacidad se vierte 900g de una sustancia A cuya D= 2.4g/cm3. Se llena el cilindro con otro material “B” cuya D=1.8g/cm3 ¿Cuál

es la densidad de la mezcla?

3. Calcula la masa molecular de un gas, sabiendo que 32,7 g del mismo ocupan a 50ºC y 3040 mm de Hg de

presión un volumen de 6765 ml

Ley de Dalton de las presiones parciales

La presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviera solo.

Ley de las Presiones Parciales de Dalton

P1V= n1RT

P2V= n2RT

P3V= n3RT

(P1 + P2 + P3 ) V= (n1+n2+n3).RT

PtotalV = ntotal.RT

Sumando

P1 V = n1RT

Ptotalv = ntotal.RT

Dividiendo

P1 = n1Ptotal ntotal

La presión parcial ejercida por cada componente de una mezcla gaseosa es directamente proporcional a su

concentración molar en dicha mezcla

P1 = n1Ptotal ntotal

Fracción molar x1

P1 = x1 . Ptotal

% Presión = % Molar

Ley de los volúmenes Parciales o de Amagat

PV1= n1RT

PV2= n2RT

PV3= n3RT

(V1 + V2 +V3 )P = (n1+n2+n3).RT

VtotalP = ntotal.RT

Sumando

V1 P = n1RT

VtotalP = ntotal.RT

Dividiendo

V1 = n1Vtotal ntotal

El volumen parcial de cada componente de una mezcla gaseosa es directamente proporcional a su

concentración molar en dicha mezclaV1 = n1Vtotal ntotal

Fracción molar x1

V1 = x1 . Vtotal

% volumen = % Molar

XA + XB nA

(nA + nB) =

nB

(nA + nB)+ 1=

Una mezcla de 4 g de CH4 y 6 g de C2H6 ocupa un volumen de 21,75 litros. Calcula: a) la temperatura de la mezcla si la

presión total es de 0.5 atm; b) la presión parcial de cada gas.

TEORIA CINETICA DE LOS GASES

•Los gases consisten en grandes cantidades de moléculas en constante movimiento.

•El volumen ocupado por todas las moléculas es mucho menor que el volumen del recipiente que las contiene.

•Las fuerzas de atracción entre moléculas son insignificantes.

Moléculas puntuales

Desplazamiento en línea recta

Cambio de dirección y de velocidad al

chocarMoléculas muy

separadas

Presión Presión

• Las moléculas se transfieren energía mediante choques pero a temperatura constante, la energía cinética media permanece constante.

• La energía cinética media de las moléculas es proporcional a la temperatura absoluta.

• A una temperatura dada, las moléculas de todos los gases tienen la misma energía cinética media.

Combinación de las leyes de los gases: ecuación de los gases ideales

• Ley de Boyle V ∝ 1/P• Ley de Charles V ∝ T• Ley de Avogadro V ∝ n

V ∝nTP

PV = nRT

Constante de los gases

R = PVnT

= 0,082057 atm L mol-1 K-1

= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1

= 8,3145 J mol-1 K-1

= 8,3145 m3 Pa mol-1 K-1

PV = nRT

Determinación de la masa molar

PV = nRT y n = mM

PV = mM RT

M = mPVRT

Densidades de los gases

PV = nRT y d = mV

PV = mM RT

MPRTV

m = d =

, n = mM

Presión

Frecuencia de los choques

Fuerza delos choques

Temperatura Velocidad media de las moléculas

V, T

T

CONSECUENCIA DE LA ECUACIÓN CINÉTICA DE LOS GASES

LA LEY DE GRAHAM

PV = Mm. μ 2

3

3 PV = Mm. μ 2

Mm. μ 2 = 3 PV

μ 2 = 3 PVMm

μ1 = 3 PVMm1

Si se tienen dos gases en iguales condiciones de presión y en un recipiente del mismo

volumen:

μ2 = 3 PVMm2

Difusión y efusión

Efusión

Velocidad de efusión

1- área del orificio

2- nº de moléculas por unidad de volumen

Orificio pequeño

Gas Vacío

Ley de Graham

Difusión

Camino recorrido por

una sola molécula

μ1 = Mm2μ2 Mm1

T1 = Mm2T2 Mm1

μ1 = ρ2μ2 ρ1

T1: Tiempo de difusión T2: Tiempo de difusión

ρ1 :Densidad gas1ρ2 :Densidad gas2