clase 10 gases

COMPORTAMIENTO DE LOS COMPORTAMIENTO DE LOS GASESGASES

COMPORTAMIENTO DE LOS COMPORTAMIENTO DE LOS GASESGASES

Prof. Patricia Arroyo P.

Importancia Importancia de los de los GasesGases

Importancia Importancia de los de los GasesGases

• Los sacos de aire se llenan con NLos sacos de aire se llenan con N22 gas en caso de gas en caso de un accidente. un accidente.

• El Gas se genera por la descomposición de la El Gas se genera por la descomposición de la azida de sodio, NaNazida de sodio, NaN33..

• 2 NaN2 NaN33 ---> 2 Na + 3 N ---> 2 Na + 3 N22

Propiedades Generales Propiedades Generales de los Gasesde los Gases

Propiedades Generales Propiedades Generales de los Gasesde los Gases

• Ocupan todo el espacio Ocupan todo el espacio del recipiente que los del recipiente que los contiene (uniforme y contiene (uniforme y completamente)completamente)

• Los Gases pueden Los Gases pueden expandirse libremente expandirse libremente (infinito).(infinito).

• Los Gases difunden y se Los Gases difunden y se mezclan rápidamente.mezclan rápidamente.

Las propiedades de los Gases Las propiedades de los Gases pueden estudiarse mediante pueden estudiarse mediante un modelo matemático. El un modelo matemático. El Modelo depende de :Modelo depende de :

• VV = el volumen del gas (L) = el volumen del gas (L)

• TT = la temperatura (K) = la temperatura (K)

• nn = la cantidad (moles)= la cantidad (moles)

• PP = la presión (atmósferas) = la presión (atmósferas)

Propiedades de los GasesPropiedades de los GasesPropiedades de los GasesPropiedades de los Gases

La Presión La Presión Atmosférica se Atmosférica se mide con un mide con un BARÓMETROBARÓMETRO (desarrollado (desarrollado por Torricelli en por Torricelli en 1643)1643)

PresiónPresión

La PresiónLa PresiónLa PresiónLa Presión El El Hg asciende en el El El Hg asciende en el

tubo hasta que la tubo hasta que la presión atmósferica presión atmósferica externa es igual al externa es igual al peso de la columna de peso de la columna de Hg . Hg .

La presión de la columna La presión de la columna de Hg está dirigida de Hg está dirigida hacia abajo y se hacia abajo y se relaciona con : relaciona con :

• La densidad del HgLa densidad del Hg

• La altura de la columnaLa altura de la columna

PresiónPresiónPresiónPresiónLa altura de la Columna La altura de la Columna

medida en atmósferasmedida en atmósferas• P 1 atm(estandar)P 1 atm(estandar)

= 760 mm Hg= 760 mm Hg= 29.9 pulgadas= 29.9 pulgadas= alrededor de 34 pies = alrededor de 34 pies

de aguade aguaEn el SI de unidades un En el SI de unidades un

PASCAL, Pa, donde PASCAL, Pa, donde 1 atm = 1,01325 Pa1 atm = 1,01325 Pa 1 atm = 101.325 k Pa1 atm = 101.325 k Pa

LEY DE LOS GASES LEY DE LOS GASES IDEALESIDEALES

LEY DE LOS GASES LEY DE LOS GASES IDEALESIDEALES

• Relaciona todas las propiedades de los gases.Relaciona todas las propiedades de los gases.

• Puede desarrollarse u obtenerse dePuede desarrollarse u obtenerse de

experimentos o de las teorías dadas aexperimentos o de las teorías dadas a

continuacióncontinuación..

• Relaciona todas las propiedades de los gases.Relaciona todas las propiedades de los gases.

• Puede desarrollarse u obtenerse dePuede desarrollarse u obtenerse de

experimentos o de las teorías dadas aexperimentos o de las teorías dadas a

continuacióncontinuación..

P V = n R TP V = n R T

Ley de BoyleLey de BoyleLey de BoyleLey de BoyleSi Si n n y y TT son son

constantes, constantes, entoncesentonces

PV = (nRT) = kPV = (nRT) = k

esto significa, por esto significa, por ejemplo, que la ejemplo, que la P P aumenta cuando el aumenta cuando el Volumen ( Volumen ( VV))

disminuye disminuye

Robert Boyle Robert Boyle (1627-1691). (1627-1691).

Ley de CharlesLey de CharlesLey de CharlesLey de Charles

Si Si nn y y P P son son constantes, constantes, entoncesentonces

V = (nR/P)T = kTV = (nR/P)T = kTEl El VV y la y la TT están están

directamente directamente relacionados.relacionados.

VV11 / T / T1 1 = V = V22 / T / T22

Jacques Charles (1746-Jacques Charles (1746-1823). 1823).

La Hipótesis de AvogadroLa Hipótesis de AvogadroLa Hipótesis de AvogadroLa Hipótesis de AvogadroA la misma T y P, A la misma T y P, Volúmenes iguales de Volúmenes iguales de

distintos gases contienen el mismo distintos gases contienen el mismo número de moléculasnúmero de moléculas..

V = n (RT/P) = knV = n (RT/P) = kn

El El VV y los y los nn están directa- están directa-

mente relacionados.mente relacionados.

Dos veces más Dos veces más moléculasmoléculas

Usando PV = nRTUsando PV = nRTUsando PV = nRTUsando PV = nRT

¿¿Cuántos moles de N2 se requieren para llenar una pequeña pieza de 960 pies cúbicos de Volumen (27,000 L) a la Presión = 745 mm Hg y a 25 oC?

R = 0.082057 L•atm /K•mol

Solución :Solución :

1. Colocar los datos en las unidades apropiadas1. Colocar los datos en las unidades apropiadas

VV = 27,000 L = 27,000 L

TT = 25 = 25 ooC + 273 = 298 KC + 273 = 298 K

PP = 745 mm Hg (1 atm / 760 mm Hg) = 745 mm Hg (1 atm / 760 mm Hg) = 0.98 atm = 0.98 atm

¿¿Cuántos moles de N2 se requieren para llenar una pequeña pieza de 960 pies cúbicos de Volumen (27,000 L) a la Presión = 745 mm Hg y a 25 oC?

R = 0.082057 L•atm /K•mol


1. Colocar los datos en las unidades apropiadas1. Colocar los datos en las unidades apropiadas

VV = 27,000 L = 27,000 L

TT = 25 = 25 ooC + 273 = 298 KC + 273 = 298 K

PP = 745 mm Hg (1 atm / 760 mm Hg) = 745 mm Hg (1 atm / 760 mm Hg) = 0.98 atm = 0.98 atm

Usando PV = nRTUsando PV = nRTUsando PV = nRTUsando PV = nRTSolución :Solución :

2. Ahora calc. n = PV / RT2. Ahora calc. n = PV / RT

n = 1.1 x 10n = 1.1 x 1033 mol (o aprox. 30 kg de gas) mol (o aprox. 30 kg de gas)


2. Ahora calc. n = PV / RT2. Ahora calc. n = PV / RT

n = 1.1 x 10n = 1.1 x 1033 mol (o aprox. 30 kg de gas) mol (o aprox. 30 kg de gas)

n = (0.98 atm)(2.7 x 10 4 L)

(0.0821 L • atm/K • mol)(298 K)n =

(0.98 atm)(2.7 x 10 4 L)

(0.0821 L • atm/K • mol)(298 K)

2 H2 H22OO22(l) ---> 2 H(l) ---> 2 H22O(g) + OO(g) + O22(g)(g)

• Descomponer 1.1 g de HDescomponer 1.1 g de H22OO22 en un frasco de en un frasco de un Volúmen de 2.50 L. ¿Cuál es la presión un Volúmen de 2.50 L. ¿Cuál es la presión del Odel O22 a 25 a 25 ooC? y del HC? y del H22O(g)?O(g)?

Solución :

Estrategia: Estrategia:

• Calcular los moles de HCalcular los moles de H22OO22 y luego los y luego los moles de Omoles de O22

• Finalmente, calculamos la Finalmente, calculamos la PP desde n, R, T, y desde n, R, T, y V.V.

Gases y EstequiometríaGases y EstequiometríaGases y EstequiometríaGases y Estequiometría


2 H2 H22OO22(l ) ---> 2 H(l ) ---> 2 H22O(g) + OO(g) + O22(g)(g)

Descomponer 1.1 g de HDescomponer 1.1 g de H22OO22 en un frasco de en un frasco de un Volumen de 2.50 L. ¿Cuál es la presión un Volumen de 2.50 L. ¿Cuál es la presión de Ode O22 a 25 a 25 ooC? ,y de HC? ,y de H22O?O?


1.1 g H2O2 • 1 mol34.0 g

0.032 mol1.1 g H2O2 • 1 mol34.0 g

0.032 mol

0.032 mol H2O2 • 1 mol O2

2 mol H2O2= 0.016 mol O20.032 mol H2O2 •

1 mol O22 mol H2O2

= 0.016 mol O2


2 H2 H22OO22(l ---> 2 H(l ---> 2 H22O(g) + OO(g) + O22(g)(g)

Descomponga 1.1 g de HDescomponga 1.1 g de H22OO22 en un frasco de en un frasco de un Volúmen de 2.50 L. ¿Cuál es la presión un Volúmen de 2.50 L. ¿Cuál es la presión de Ode O22 a 25 a 25 ooC ?, y de HC ?, y de H22O ?O ?


P de OP de O22 = 0.16 atm = 0.16 atm

P of O2 = nRT/V

= (0.016 mol)(0.0821 L • atm/K •mol)(298 K)

2.50 L

P of O2 = nRT/V

= (0.016 mol)(0.0821 L • atm/K •mol)(298 K)

2.50 L

de

Gases y EstequiometríaGases y EstequiometríaGases y EstequiometríaGases y Estequiometría2 H2O2(l) ---> 2 H2O(g) + O2(g)

Solución

¿Cuál es la P del H2O? ¿podría calcularla como antes, pero usaremos la Hipótesis de Avogrado.

V n a la misma T y P

P n a la misma T y V

Hay 2 veces mas moles de H2O que moles de O2. La P es proporcional al nº de moles, luego, P de H2O es dos veces más que la del O2.

P de H2O = 0.32 atm

2 H2O2(l) ---> 2 H2O(g) + O2(g)

Solución

¿Cuál es la P del H2O? ¿podría calcularla como antes, pero usaremos la Hipótesis de Avogrado.

V n a la misma T y P

P n a la misma T y V

Hay 2 veces mas moles de H2O que moles de O2. La P es proporcional al nº de moles, luego, P de H2O es dos veces más que la del O2.

P de H2O = 0.32 atm

Ley de Dalton de las Presiones Parciales

Ley de Dalton de las Presiones Parciales

¿Cuál es la Presión en el frasco?¿Cuál es la Presión en el frasco?

PPtotaltotal en la mezcla de gas = P en la mezcla de gas = PAA + P + PBB + ...+ ...

Luego, Luego,

PPtotaltotal = P(H = P(H22O) + P(OO) + P(O22) = 0.48 atm) = 0.48 atm

Ley de DaltonLey de Dalton: la P total es la suma de : la P total es la suma de las presiones las presiones PARCIALESPARCIALES. .


0.32 atm 0.16 atm0.32 atm 0.16 atm


0.32 atm 0.16 atm0.32 atm 0.16 atm

DENSIDAD de un GASDENSIDAD de un GAS DENSIDAD de un GASDENSIDAD de un GAS

PV = nRTPV = nRTPV = nRTPV = nRT

nV

= P

RT

nV

= P

RT

mM• V

= P

RT

where M = molar mass

mM• V

= P

RT

where M = molar mass

d = mV

= PMRT

d = mV

= PMRT

Baja Baja densidaddensidad

Alta Alta densidaddensidad

USANDO LA DENSIDADUSANDO LA DENSIDAD DE DE UN GASUN GAS

USANDO LA DENSIDADUSANDO LA DENSIDAD DE DE UN GASUN GAS

La densidad del aire a 15 La densidad del aire a 15 ooC y 1.00 atm es de 1.23 C y 1.00 atm es de 1.23

g/L. ¿Cuál es la masa molar?g/L. ¿Cuál es la masa molar?

1.1. Calc. moles de aire. Calc. moles de aire.

V = 1.00 LV = 1.00 L P = 1.00 atmP = 1.00 atm T = 288 KT = 288 K

n = PV/RT = 0.0423 moln = PV/RT = 0.0423 mol

2.2. Calc. Masa molar Calc. Masa molar

masa/mol = 29.1 g/molmasa/mol = 29.1 g/mol

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