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• Julio Palomino Quispe

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MEZCLA CON GASES El estudio de las mezclas gaseosas tiene tanta importancia como el de los gases puros. Por ejemplo, el aire seco es una mezcla de 78,1 % (en volumen) de nitrógeno, N2; 20,9 % de oxígeno, O2; y 0,9 % de argón, Ar; el 0,1 % restante es principalmente dióxido de carbono, CO2. Las mezclas de gases son sumamente importantes en la industria, por ejemplo, aquellas en las que se requiere O2 o N2, usan directamente el aire. Debemos introducir algunas definiciones para poder comprender las leyes de los gases que gobiernan las mezclas gaseosas, así tenemos los términos:  

Presión parcial, p, es la presión que ejerce cada gas dentro de una mezcla gaseosa. Fracción molar, x, de cada componente en la mezcla, es la fracción del número de moles de un determinado componente respecto al número total de moles de todos los componentes de la mezcla.

Analicemos el ejemplo que se muestra en la figura a continuación: 



El primer recipiente, con un volumen V, contiene 3 moléculas del gas A, 3 del gas B y 2 del gas C. Como son gases, se encuentran en una mezcla homogénea. Luego se muestra 3 recipientes del mismo volumen V, conteniendo cada uno, un solo tipo de gas.



Cada uno de los recipientes puede ser caracterizado por su presión, P, el número de moles, n, y el volumen, V, siendo éste constante en los 4 casos.

V

nT

PT

PTV = nTRT

V

nA

pA

pAV = nART

V

nB pB

pBV = nBRT

V

nC pC

pCV = nCRT

Para el caso analizado podemos concluir que:

PTotal = pA + pB + pC nTotal = nA + nB + nC

Ley de Dalton La presión total, P, de una mezcla de gases (que no reacciona entre si) es igual a la suma de las presiones parciales, pi, de los gases individuales que participan.

La presion parcial, pi, se define como la presión que ejercería cada gas i, si se encontrase sólo en el mismo recipiente y a la mismas temperatura.

Si dividimos entre si las siguientes espresiones:

obtenemos la siguiente expresión:

Donde se denomina la fracción molar (que también puede expresarse en términos de presiones). Conocida la fracción molar del gas A, se puede determinar su presión parcial:

Se debe tener en cuenta que se cumple:

Mezclas de gases con gases

Los gases tienen las partículas muy desunidas y separadas entre sí por lo que no tienen inconveniente en moverse entre las partículas de otro gas. Dos o más gases siempre se mezclan bien. Las mezclas de gases se usan mucho en la industria, en los motores de combustión,.... Incluso el aire que respiramos es una

mezcla de gases (78 % de Nitrógeno, 21 % de Oxigeno , y 1% restante de otros gases).

Mezclas de gases en líquidos y sólidos

Los gases son materia no agregada, que siempre se puede interponer bien con las partículas de otros cuerpos. Existen varios tipos de estas mezclas:  Disoluciones. En mayor o menor medida todos los gases son solubles en líquidos. Pensemos en el oxígeno disuelto en el agua que permite la vida de los animales acuáticos, dióxido de carbono en agua, las bebidas carbónicas, .  Espumas líquidas. Se producen al mezclar un gas y un líquido si el gas no llega a disolverse completamente. Ejemplo: la nata y las claras de huevo montadas.  Espumas sólidas. Algunas espumas tienen consistencia sólida. Ejemplos: merengue, piedra pómez, poliuretano,... Mezclas de líquidos o sólidos con gases

Las mezclas de líquidos o sólidos con gases se denominan aerosoles. Están formadas por partículas sólidas o líquidas tan pequeñas que pueden permanecer suspendidas en un gas. Son frecuentes en insecticidas, ambientadores o productos farmaceúticos. Hay dos tipos:  Aerosoles de líquidos. Por ejemplos: las nubes, las nieblas y la neblina.  Aerosoles de sólidos. Los humos son mezclas de este tipo. Si hacemos pasar el aire con humos por filtros finos de papel, las partículas sólidas quedan retenidas en el filtro. Por tanto, vas a trabajar con presiones y con Kp en lugar de con concentraciones y Kc.

Como va a haber una mezcla de gases, en equilibrio o no, conviene que utilices la presión parcial de cada uno de ellos. Cuando tiene nA moles de un gas A en un recipiente de volumen V a temperatura T, produce una presión PA, que puedes calcular a partir de la ecuación de los gases (izquierda). Si introduces nB moles de otro gas B en un recipiente de igual volumen y a la misma temperatura, la presión será PB (centro). Como la presión depende de la cantidad de sustancia de gas y no de su tipo (principio de Avogadro), si hay el doble de gas de B que de A, la presión que generará también será doble: la presión es proporcional a la cantidad de sustancia. Pero ¿qué sucede cuando en un tercer recipiente, en las mismas condiciones de V y T que antes, se introducen los dos gases a la vez? Si piensas un poco, te darás cuenta de que como la cantidad total de sustancia es nA + nB, la presión total será PA + PB (derecha). A esos valores de presión en la mezcla se les llama presiones parciales de cada uno de los gases, y es la presión que cada uno de ellos produciría si estuviese sólo en el recipiente. Se trata de una situación hipotética, ya que en realidad los gases están mezclados. Como acabas de ver, la presión total es la suma de las presiones parciales. Puedes trabajar calculando cada una de ellas mediante la ecuación de los gases, o bien utilizar la relación entre la presión parcial y las fracciones molares (fracción de moles de cada gas en la mezcla).

Teniendo en cuenta la relación de proporcionalidad entre cantidad de sustancia y presión, puedes escribir:

En general, la presión parcial de un gas es su fracción molar por la presión total.

Mezclas muy estables Las mezclas con baja concentración de gases reactivos pueden presentar cambios en la concentración con el paso del tiempo y cuando desciende la presión en la botella. Dado que su estabilidad es fundamental para la fiabilidad de los resultados analíticos, sometemos nuestras botellas a tratamientos especiales y utilizamos tecnología patentada para producir las gamas de mezclas de gases E.Estas mezclas son ultra estables, incluso en magnitudes de ppm. Laboratorios nacionales independientes han verificado y confirmado los resultados. Llenado de mezclas mediante tecnología avanzada Todas nuestras mezclas se llenan utilizando la tecnología más precisa y rentable. En la mayoría de las aplicaciones en nuestros sistemas de llenado se emplea carga gravimétrica (agregación de componentes por peso) en básculas de alta precisión. Esta exacta instrumentación y nuestros conocimientos técnicos aseguran siempre el cumplimiento de requisitos rigurosos en cuestión de tolerancias. Trazabilidad de las mezclas Todas nuestras mezclas de calibración se entregan con un certificado de calibración que cumple totalmente los requisitos de la ISO 6141. Debido a nuestro planteamiento riguroso de la calidad, podemos trazar retrospectivamente todas las mezclas hasta los datos de la carga original. Estos datos incluyen números de botellas, pesos reales de los componentes y resultados de los análisis cromatográficos y espectroscópicos. Además, las básculas se calibran periódicamente mediante pesos trazables.