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• Daniel Castillo

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LOS GASES William G. Cortes Ortiz.

Al final! 

Reconocerá que factores determinan el comportamiento de los gases. 

Describirá las leyes que comportamiento de los gases.

rigen

el



Demostrará que conoce y aplica las leyes de Boyle, Charles, Dalton, Gay-Lussac y de los gases ideales en la solución de problemas.



Atmosfera: – – – – –



Nitrógeno Oxigeno Dióxido de carbono Hidrógeno Metano

Cantidad y propiedades de los gases se describen en términos de: – – – –

Temperatura Presión Volumen Número de moléculas presentes Montaña volcánica Puy Dome

Ley de boyle 

Relación volumen –presión “A una temperatura constante, el volumen que ocupa una masa definida de gas es inversamente proporcional a la presión aplicada” Presión (Atm)

Volumen (L)

Presión *volumen (Atm*L)

4.0

1.0

4.0

2.0

2.0

4.0

1.0

4.0

4.0

0.5

8.0

4.0



Matemáticamente se expresa: Vα1/P



ó V=k(1/P) (T y n constante)

Al considerar una masa fija de gas a temperatura constante en dos condiciones diferentes: P1*V1=k (T y n constante) P2*V2=k (T y n constante)



Igualar:

P1*V1=P2*V2 (T y n constante)



Grafica ley de Boyle:



Ejemplos: –

–

–

A una presión de 350 torr, una masa de nitrógeno ocupa un volumen de 2.5 litros. Hallar el volumen que ocupará el mismo gas a la presión de una atmosfera y temperatura constante. Se tienen 0.5 gramos de oxigeno en un recipiente de 350 mililitros a 22ºC y una presión de 520 torr. ¿Cual será la nueva presión del gas si se cambia a un recipiente de 0.72 litros? La temperatura permanece constante. ¿A que presión en torr, se debe someter una muestra de gas a temperatura constante para comprimirlo de 18 litros a 8200 ml, si su presión inicial es de 1.7 atmosferas?

Ley de charles Relación volumen-temperatura “A presión constante, el volumen que ocupa una masa definida de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta”  Escala absoluta:



K=ºC+273.15



Matemáticamente se expresa: VαT



ó V=k T (P y n constante)

Al considerar una masa fija de gas a presión constante en dos condiciones diferentes: V1/T1=k (P y n constante) V2/T2=k (P y n constante)



Igualar: V1/T1=V2/T2 (P y n constante) V1*T2=V2*T1 (P y n constante)



Graficas ley charles



Ejemplos –

–

–

Se tienen 5 g de un gas ideal a presión constante en un recipiente de 8.5 L a 27 ºC; si se calienta el gas a 118ºC ¿Cuál será el nuevo volumen del gas? Un globo de caucho se encuentra inflado con oxigeno y ocupa un volumen de 450 ml a una temperatura de 20ºC. Si se somete a enfriamiento hasta una temperatura de -10ºC. ¿Cuál es el nuevo volumen del gas? Quince gramos de un gas cuyo comportamiento es ideal, se hallan en un recipiente de 19.5 L a 145ºC. Si a temperatura disminuye hasta 5ºC. ¿Cuál es el volumen final del gas en ml?

Ley de Gay-Lussac 

Relación presión-temperatura (kelvin) “La presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura si el volumen permanece constante”



Matemáticamente se expresa: PαT



ó P=k T (V y n constante)

Al considerar una masa fija de gas a volumen constante en dos condiciones diferentes: P1/T1=k (V y n constante) P2/T2=k (V y n constante)



Igualar:

P1/T1=P2/T2 (V y n constante)

P1*T2=P2*T1 (V y n constante)

 Ejemplos –

–

–

Un gas ideal se encuentra a 1.2 atm de presión a 28ºC. Si la temperatura cambia a 77ºC ¿cual será la nueva presión? Un globo de caucho se encuentra inflado con helio a una temperatura de 20ºC y 1 atm de presión . Si se somete a enfriamiento hasta una temperatura de 2ºC. ¿Cuál es la nueva presión del gas? Doce gramos de un gas se hallan en un recipiente a 2.5 atm y 145ºC. Si la temperatura disminuye hasta 25ºC.

Ley combinada de los gases Relación volumen-temperatura-presión “El volumen de una muestra dada de gas es inversamente proporcional a su presión y directamente proporcional a su temperatura absoluta”





Matemáticamente se expresa: V α T/P



ó V=k T/P (n constante)

Al considerar una masa fija de gas en dos condiciones diferentes: V1P1/T1=k (n constante) V2P2/T2=k (n constante)



Igualar: V1P1/T1=V2P2/T2 (n constante) P1*V1*T2=P2*V2*T1 (n constante)



Ejemplos –

–

–

2.65 L de un gas ideal se encuentra a 25ºC y 1.2 atm de presión. Si se pasa el gas a un nuevo recipiente de 1.5 L a una temperatura de 72ºC ¿Cuál es la nueva presión del gas? Se bombea una muestra de gas desde un recipiente de 10.5 L a 27ºC y una presión de 760 torr a otro recipiente de 2.5 litros a 55ºC. ¿Cuál es la nueva presión? Una muestra de gas ocupa un volumen de 14 litros a 27ºC y 2 atm de presión. ¿Cuál es su volumen a una temperatura de 0ºC y 1atm de presión?

Principio de Avogadro y el volumen molar de los gases 

Relación volumen-número de moléculas “A temperatura y presión constantes el volumen que ocupa una muestra de gas es directamente proporcional a las moles del gas”



Matemáticamente se expresa: Vαn

ó V=k n (T y P constante)

V1/n1=k (T y P constante) V2/n2=k (T y P constante) 

Igualar: V1/n1=V2/n2 (T y P constante) V1*n2=V2*n1 (T y P constante)

 Las

condiciones estándar normales para los gases son: – Temperatura: 273K – Presión: 1atm – Volumen (1mol): 22.4L

o

Ecuación de estado o ley de los gases ideales 



El comportamiento de los gases ideales puede resumirse así: NOMBRE

RELACIÓN

CONDICIONES (constantes)

BOYLE

V α 1/P

Tyn

CHARLES

VαT

Pyn

AVOGADRO

Vαn

TyP

RESUMEN

V α nT/P

Sin restricciones

Se introduce constante de proporcionalidad V=r (nT/P)

Reordenand o

PV=nrT



Ejemplos –

–

–

–

–

¿Cuantas moles de hidrogeno (H2) se encuentran en una muestra de 2.35 L a 42ºC y 1.24atm? ¿Cuál es la presión ejercida por 0.25 moles de oxigeno que se encuentra en un recipiente de 2.5 L a 32ºC? Suponer que 0.248 moles de un gas ideal ocupan 9.23 L a una presión de 0.61 atm ¿Cuál es su temperatura en grados Celsius? Calcular el número de moles de un gas ideal que ocupa un volumen de 750 ml, cuando se mide a 22ºC y 680 torr. 0.176 moles de helio ocupan 8.64 L a una presión de 0.432 atm ¿Cuál es su temperatura?

Ley de Dalton 

Presiones parciales “la presión total que ejerce una mezcla de gases es el resultado de sumar las presiones parciales”  Matemáticamente se expresa: Ptotal = P1 + P2 + P3 + … + Pn



Ejemplos –

–

–

–

Un cilindro de 10 L a 24ºC contiene oxigeno a una presión de 780 torr, helio 1.2 atm y nitrógeno a 620 torr ¿Cuál es la presión total ejercida por los gases? Un volumen de 1.32 L de un gas, medido a 19ºC y 0.97 atmosferas, tiene una masa de 2.55 g. Calcular la masa molecular del gas. La masa molecular de un gas es 44.7 g/mol a 30ºC y 854 torr. ¿Cuál es la densidad del gas? Cual es la densidad del CO2 en condiciones normales.

Referencias bibliográficas 

Brown. E. Química la ciencia central. Editorial Pearson. Decimo primera edición. 2009 

Whiten. D. Química. Editorial Cengage. Octava edición. 2004.