Universidad Mayor de San Simón Facultad de Ciencias y Tecnología Departamento de Química Ingeniería Industrial
Autora: Quiroga Rodríguez Alexandra Docente: Ing. Lopez Arze Javier Bernardo Auiliar: Hoffmann Auiliar: Hoffmann Armin Asignatura: Laboratorio Asignatura: Laboratorio de Fisio!uímia !rupo:
Jueves "#$%% a "&$"'
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+r,tia - "
Determinación de pesos moleculares a partir de la densidad de una sustancia en estado de vapor I/R01233I4 Algunos de los sustratos 5 produtos del metabolismo son gases6 por e7emplo$ oxígeno6 di8xido de arbono6 nitr8geno e 9idr8geno. +or tanto6 es importante entender algunas de sus propiedades araterístias. :l estado gaseoso es el m,s simple de los tres estados fundamentales de la materia ;gaseoso6 lí!uido 5 s8lido<. 2n gas difiere de la materia en estado lí!uido o s8lido en !ue no posee un volumen intrínseo6 es deir6 !ue oupa todo el volumen de ual!uier espaio errado donde se enuentra. :sta 5 otras propiedades de los gases se interpretan en t=rminos de la teoría in=tia de los gases. :n prinipio6 se debe puntualizar !ue uando se 9abla de un >gas> generalmente estamos onsiderando un >gas perfeto o ideal>6 u5o omportamiento est, ditado por las diversas le5es de los gases. /odos los >gases reales> ;He6 3l#6 30#6 H(<6 difieren en alg?n grado de los imaginarios gases ideales6 pero es m,s onveniente definir las propiedades de un gas ideal 5 se@alar luego las desviaiones partiulares on respeto a este ideal. 1e auerdo on la teoría in=tia6 el gas ideal est, ompuesto por partíulas extremadamente pe!ue@as ;sus mol=ulas< !ue poseen un movimiento ontinuo6 al azar e independiente. 1urante su movimiento al azar6 las mol=ulas 9oan inesantemente ontra las paredes del reipiente 5 es este ontinuo bombardeo de las paredes lo !ue se onoe omo6 presi8n del gas. Las >partíulas> omponentes del gas perfeto son absolutamente el,stias 5 rebotan on una energía igual a la !ue tenían en el momento del 9o!ue. :sto paree razonable6 por!ue si no fuera así6 la presi8n de un gas ontenido en un reipiente a volumen 5 temperatura onstantes disminuiría disminuiría progresivamente on el tiempo. Adem,s las mol=ulas de un gas ideal ideal no deben oupar volumen ;lo ual onfirma onfirma !ue el gas ideal es una fii8n ?til<.
".". 0BJ:/I0 &'&'&' 0BJ:/I0 C::RAL 1eterminar el peso moleular 5 la densidad de una sustania vol,til.
&'&'(' 0BJ:/I0 :+:3DFI30 Investigar los oneptos relaionados al experimento. Apliar la 9ip8tesis de Avogadro Avogadro E vol?menes iguales de gases diferentes diferentes a la misma temperatura temperatura 5 a la misma presi8n ontienen el mismo n?mero de mol=ulas. Hallar la densidad del aire. 3alular la presi8n orregida6 a partir de la presi8n atmosf=ria 5 la presi8n de vapor a la temperatura de roío. 1eterminar el error relativo del dato experimental del peso moleular respeto del peso moleular del loroformo ;9allado de tablas<. 1eterminar ual es el proeso !ue proporiono un resultado resultado m,s aproximado al valor te8rio. te8rio.
".#. )AR30 /:4RI30 &'('&' )ropiedades de los gases 1esarrollada por LudGig Boltzmann 5 )axGell. os india las propiedades de un gas a nivel moleular. /odo gas est, formado por pe!ue@as partíulas esf=rias llamadas mol=ulas. Las mol=ulas gaseosas se mueven a altas veloidades6 en forma reta 5 desordenada. Los gases e7eren una presi8n ontinua al reipiente debido a los 9o!ues de las mol=ulas on las paredes de =ste. Los 9o!ues moleulares son perfetamente el,stios. o 9a5 ambio de energía. o se toman en uenta las interaiones de atrai8n 5 repulsi8n moleular. La energía in=tia media de la translai8n de una mol=ula es diretamente proporional a la temperatura absoluta del gas.
&'('(' !ases ideales y gases reales &'('('&' Ideales La le5 de los gases ideales es la euai8n de estado del gas ideal6 un gas 9ipot=tio formado por partíulas puntuales6 sin atrai8n ni repulsi8n entre ellas 5 !ue 9oan on 9o!ues perfetamente el,stios ;onservai8n de momento 5 energía in=tia<. Los gases reales !ue m,s se aproximan al omportamiento del gas ideal son los gases monoat8mios en ondiiones de ba7a presi8n 5 alta temperatura. :mpíriamente6 se observan una serie de relaiones entre la temperatura6 la presi8n 5 el volumen !ue dan lugar a la le5 de los gases ideales6 deduida por primera vez por mile 3lape5ron en "*(&. La Ecuación de Estado
La euai8n !ue desribe normalmente la relai8n entre la presi8n6 el volumen6 la temperatura 5 la antidad de un gas ideal es$
1onde$ +resi8n olumen )oles de gas 3onstante del gas ideal /emperatura en elvin Ecuación general de los gases ideales
+ara una misma masa gaseosa ;por tanto6 el n?mero de moles ;n< es onstanteK n*cte<6 podemos afirmar !ue existe una onstante diretamente proporional a la presi8n 5 volumen del gas6 e inversamente proporional a su temperatura.
&'('('('
+eales
Los gases reales son los !ue en ondiiones ordinarias de temperatura 5 presi8n se omportan omo gases idealesK pero si la temperatura es mu5 ba7a o la presi8n mu5 alta6 las propiedades de los gases reales se desvían en forma onsiderable de las de los gases ideales.
Las ondiiones o postulados en !ue se basa la teoría in=tia de los gases no se pueden umplir 5 la situai8n en !ue m,s se aproximan a ellas es uando la presi8n 5 la temperatura son ba7asK uando =stas son altas el omportamiento del gas se ale7a de tales postulados6 espeialmente en lo relaionado a !ue no 9a5 interai8n entre las mol=ulas de tipo gravitaional6 el=tria o eletromagn=tia 5 a !ue el volumen oupado por las mol=ulas es despreiable omparado on el volumen total oupado por el gasK en este aso no se 9abla de gases ideales sino de gases reales.
&'(',' )resión #arom-trica y manom-trica )resión A#soluta :s la presi8n de un fluido medido on referenia al vaío perfeto o ero absoluto. La presi8n absoluta es ero ?niamente uando no existe 9o!ue entre las mol=ulas lo !ue india !ue la propori8n de mol=ulas en estado gaseoso o la veloidad moleular es mu5 pe!ue@a. :ster termino se reo debido a !ue la presi8n atmosf=ria varia on la altitud 5 mu9as vees los dise@os se 9aen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo !ue un termino absoluto unifia riterios. )resión Atmos.-rica ó #arom-trica :l 9e9o de estar rodeados por una masa gaseosa ; aire<6 5 al tener este aire un peso atuando sobre la tierra6 !uiere deir !ue estamos sometidos a una presi8n ;atmosf=ria<6 la presi8n e7erida por la atm8sfera de la tierra6 tal omo se mide normalmente por medio del bar8metro ;presi8n barom=tria<. Al nivel del mar o a las alturas pr8ximas a este6 el valor de la presi8n es erano a "&. lbMplg# ;"%"6('pa<6 6disminu5endo estos valores on la altitud. )resión Manom-trica on normalmente las presiones superiores a la atmosf=ria6 !ue se mide por medio de un elemento !ue se define la diferenia entre la presi8n !ue es desonoida 5 la presi8n atmosf=ria !ue existe6 si el valor absoluto de la presi8n es onstante 5 la presi8n atmosf=ria aumenta6 la presi8n manom=tria disminu5eK esta diferenia generalmente es pe!ue@a mientras !ue en las mediiones de presiones superiores6 di9a diferenia es insignifiante6 es evidente !ue el valor absoluto de la presi8n puede abstenerse adiionando el valor real de la presi8n atmosf=ria a la letura del man8metro. La presi8n puede obtenerse adiionando el valor real de la presi8n atmosf=ria a la letura del man8metro. +resi8n Absoluta +resi8n )anom=tria N +resi8n Atmosf=ria.
&'('/' Temperatura crítica e denomina temperatura rítia a la temperatura límite a la ual un gas no puede ser liuado aun!ue se aumente la presi8n. +or enima de esta temperatura es imposible ondensar a un gas aumentando la presi8n. A esta temperatura rítia6 tenemos una presi8n rítia6 !ue es la presi8n de vapor del lí!uido a esta temperatura.
&'('0' )resión crítica La presión crítica es una araterístia de ual!uier sustania6 !ue define el ampo en el !ue =sta puede transformarse en vapor en presenia del lí!uido orrespondiente. :n la imagen de al lado se muestra el omportamiento del agua en el plano temperatura ;temperatureO/< entropía ;entropieO<6 la urva del agua en este aso es empleada s8lo omo e7emplo6 dado !ue una urva an,loga puede ser definida para ual!uier otra sustania. 1esde la urva ;en ro7o< !ue separa la fase lí!uida ;ba7os valores de / 5 de < 9asta la fase gaseosa ;altos valores de / 5 de < se ve !ue el plano pr,tiamente est, dividido en tres zonas$ una zona a
la iz!uierda de la urva6 en la !ue existe el lí!uido6 una zona a la dere9a de la urva en la !ue la sustania est, presente omo gas 5 finalmente una zona enerrada por la urva en la !ue la sustania oexiste en e!uilibrio on el vapor6 9abiendo un ierto título !ue representa la relai8n en peso entre lí!uido 5 vapor en e!uilibrio. :l v=rtie de la urva es el punto crítico ;Kritischer Punkt < !ue es individual da un determinado valor de presi8n ;presi8n rítia< 5 temperatura ;temperatura rítia<. La relevania de estas araterístias de las sustanias viene del 9e9o de !ue6 a presiones superiores a la presi8n rítia la transformai8n del lí!uido en gas suede sin paso por la fase del vapor6 por lo tanto de modo pr,tiamente instant,neo 5 onservando la ontinuidad de las araterístias físias. 3omo datos fundamentales$ P c del agua es #"* bar. T c del agua es P&6& .
&'('1' 2olumen crítico 2na terera araterístia del punto rítio es el volumen crítico6 !ue es el volumen !ue ouparía un mol de gas a su temperatura 5 presi8n rítias. :stas tres antidades6 la temperatura6 presi8n 5 volumen rítios6 se denominan on7untamente onstantes rítias de una sustania.
&'('3' 4umedad relativa y punto de rocío La 9umedad relativa6 el par,metro de 9umedad m,s difundido6 es la relai8n porentual entre la presi8n de vapor 5 la presi8n de vapor de saturai8n o e!uilibrio. i la presi8n de vapor es ma5or !ue la presi8n de vapor en e!uilibrio entones 9a5 una ondensai8n neta ;es deir6 el flu7o de mol=ulas ondens,ndose es ma5or !ue el de mol=ulas saliendo de su fase lí!uida<. e die !ue el aire est, saturado de 9umedad uando la 9umedad relativa es del "%%. La antidad m,xima de vapor de agua !ue puede presentarse depende de la temperatura del vapor6 sin embargo el vapor !ue 9a5 en la atm8sfera tiene la temperatura del aire6 por lo !ue podríamos deir !ue esta antidad m,xima depende de la temperatura del aire. 3uanto ma5or es la temperatura6 m,s vapor puede 9aber en el aire. e die !ue el aire est, saturado uando se alanza ese m,ximo. i se a@ade m,s vapor o si el vapor ;o en definitiva6 el aire< se enfría6 el vapor de agua exedente se ondensa. La temperatura a partir de la ual el vapor de agua omienza a ondensarse en pe!ue@as gotitas se denomina Temperatura o punto de rocío .
&'('5' Carta psicrom-trica La arta publiada por AHRA: muestra valores de entalpía a varias temperaturas. :n esta arta se involuran tres variables$ valores de temperatura de bulbo seo6 9umedad relativa6 puntos de saturai8n O temperaturas de punto de roíoO.
1el Cuide and 1ata Boo de AHRA: se relaiona la antidad de 9umedad !ue puede ontener el aire en ondiiones saturadas6 la ual se relaiona a ontinuai8n$
i una muestra de aire se alienta sin a@adir o !uitar 9umedad6 el punto se movería a la dere9a sobre una línea 9orizontal6 aumentando la temperatura de bulbo seoK sin variar 9umedad.
i se aumentara la 9umedad O9umidifiarO sin ambiar la temperatura de bulbo seo6 el punto se movería vertialmente 9aia arriba6 si se !uitara 9umedad Odes9umidifiarO6 se movería vertialmente 9aia aba7o. i el aire se le aumenta la temperatura 5 9umedad6 el punto se movería 9aia arriba 5 9aia la dere9a. +ero si se enfría 5 se !uita 9umedad6 el punto se movería 9aia la iz!uierda 5 9aia aba7o. :n fin se puede variar las ondiiones de la muestra siguiendo estos omportamientos desritos. :n el siguiente e7emplo6 se tiene una muestra de aire O punto A O on una temperatura de bulbo seo de *% SF6 !ue ontiene %.%"" lb de 9umedad. i esta muestra se enfría 9asta alanzar la línea de saturai8n Opunto BO6 en donde no puede ontener m,s vapor de agua. :sta temperatura es de 'T6 SFK esta temperatura se onoe on el nombre de punto de rocío de la muestra.
&'('6' M-todos para determinar el peso molecular y la densidad de una sustancia vol7til :l m=todo de 1umas 5 itor )e5er son dos proedimientos empleados om?nmente para determinar la densidad del vapor 5 pesos moleulares de sustanias !ue pueden pesarse en estado lí!uido 5 evaporarse f,ilmente ;por e7emplo el loroformo<.
&'('6'&' M-todo de Dumas :s el m=todo m,s direto para determinar la densidad de vapor aun!ue es difíil de 9aerlo on preisi8n alta. 3onsiste en llenar un bulbo de vidrio on el vapor6 sellarlo a una presi8n 5 temperatura onveniente 5 pesarlo. :l volumen del bulbo se determina llen,ndolo on agua 5 volvi=ndolo a pesa. /ambi=n se neesita onoer el peso del bulbo vaíoK si el bulbo se pesa onteniendo aire6 5 no al vaío6 se debe onoer la densidad del aire.
+ara ampliar nuestros onoimientosK 8ean9%aptiste Dumas fue un distinguido !uímio 5 senador fran=s. ai8 en Alais6 departamento de Card6 el "& de 7ulio de "*%%6 5 muri8 en 3annes el "% de abril de "**&. 3omo otros distinguidos !uímios6 1umas prinipi8 su arrera omo farma=utio 5 en C=nova6 uando a?n era mu5 7oven6 obtuvo una posii8n en la farmaia Le Ro5er. A!uí en onexi8n on +r=vost publi8 una memoria sobre fisiología del sistema nervioso6 la !ue atra7o mu9o la ateni8n 5 lleg8 a ser mu5 onoida. :sto motiv8 !ue fuera invitado a +arís6 donde lleg8 a ser tutor de /9=nard6 en el urso de !uímia en la :suela +olit=nia6 5 fue nombrado profesor en el Ateneo. )ientras estaba en estas posiiones6 publi8 investigaiones relaionadas on la densidad del vapor de los elementos6 sobre f8rmulas de alo9oles 5 =teres6 adem,s de sus memorias sobre la le5 de substitui8n de ompuestos org,nios6 5 su traba7o sobre los tipos !uímios6 lo !ue le proporion8 una ilustre posii8n en la investigai8n !uímia.
JeanO Baptiste 1umas
A nuestro autor se deben las primeras investigaiones relaionadas on el reemplazo del 9idr8geno por ompuestos lorinados en uerpos org,nios. :sto fue ompletado on investigaiones sobre pesos at8mios de arb8n. /ambi=n traba78 en el estableimiento de las relaiones on ompuestos de 9idr8geno 5 arb8n en !uímia org,nia. 3on Boussingault6 estudi8 la omposii8n del agua 5 de la atm8sfera. 3on tas investig8 la omposii8n del di8xido de arbono6 5 tambi=n lleg8 a esribir sobre el 9idr8geno. /odo ello le llev8 a oloarse en el primer rango de los !uímios del iglo UIU. :n "*#T fund8 la :suela 3entral de Artes 5 )anufaturasK lo 9izo on7untamente on +elet6 Lavallie 5 0livier. us brillantes ursos 5 onferenias6 le ganaron a?n m,s prestigio 5 renombre. Reemplaz8 a /9=nard omo profesor en la :suela +olit=nia6 fue profesor de la orbonne 5 1eano de la Faultad de 3ienias. :n un iniio fue un orador s in ma5or elouenia6 pero por medio de la pr,tia6 ad!uiri8 dotes de la elouenia 5 esto le tra7o tambi=n gran elebridad. 1umas lleg8 a ser tambi=n profesor en la :suela de )ediina6 una posii8n ante la ual renuni8 a favor de Vurtz6 uno de sus estudiantes m,s distinguidos. us aad=mios inlu5eron figuras ilustres tales omo H. anteO 3laire 1eville6 Vurtz6 1ebra56 +asteur 5 otros. Llevando su ateni8n al ,mbito polítio6 1umas fue eleto omo diputado en el departamento de ord en "*&T. :ntre las le5es !ue propuso estuvieron a!uellas relaionadas on varios intereses6 entre los !ue destaan el au@amiento de la moneda6 papel sellado6 reglamentai8n de atos p?blios6 impuestos sobre la sal6 az?ar6 et. :n "*'" fue nombrado )inistro de Agriultura 5 3omerio por Luis apole8n6 5 luego del golpe de estado6 fue senador.
&'('6'('
M-todo de 2ictor Meyer
:l m=todo de itor me5er para la medii8n de la densidad de vapor da ma5or preisi8n !ue el m=todo de 1umas6 pero re!uiere un aparto m,s elaborado. 3onsiste en volatilizar una muestra pesada del lí!uido 5 medir on una buerat de gases el volumen del aire 6 a temperatura 5 presi8n onoidas6 !ue es desplazado por el vapor. :l reador de este m=todo itor me5er ;"*&* O "*T< fue un !uímio alem,n. +rofesor en el Instituto +olit=nio de Wuri9 5 en las universidades de Cotinga 5 de Heidelberg. e le debe el desubrimiento de numerosos ompuestos org,nios 5 un m=todo para la determinai8n de las densidades de vapor. Llev8 a abo investigaiones sobre la veloidad de reai8n 5 el e!uilibrio !uímio.
Victor Me er
".(. )A/:RIAL: X R:A3/I0 Los siguientes materiales 5 reativos son para el m=todo de dumas 5 para el de itor me5er
Bal8n de dumas
)uestra lí!uida de loroformo aprox. %.' ml
Aparato de itor )e5er
aso de preipitado
+inzas para bureta
/erm8metro
)e9ero Bunsen
+izeta on agua destilada
Balanza analítia
/ela alambre on asbesto
)irotubo
:sobill8n
Regla
:stufa
+a@os
+R:3A23I4$ :s neesario !ue para estos proedimientos sea mu5 uidadoso on el mane7o de fuego 5 de artefatos alientes6 adem,s de no exponerse demasiado tiempo al loroformo6 puede ausar efetos noivos ;traba7ar ba7o una ampana se sui8n<6 es indispensable la utilizai8n de un mandil
".&. +R03:1I)I:/0
:U+:RI):/0 I3/0R ):X:R
)ontar el aparato de itor )e5er
Introduir agua en el tubo externo de itor )e5er
Introduir agua destilada en el man8metro Igualar niveles de agua on el embudo
+esar el mirotubo on su tapa de goma ;m"<
Haer alentar esta agua en una estufa
Introduir el loroformo en el mirotubo aprox. "M(
+esar el mirotubo on muestra ;m#< +or diferenia alular la masa de loroformo
)edir la temperatura ambiente sobre la bureta
:sperar !ue el agua del tubo externo 9ierva :n la ,mara de vaporizai8n debe 9aber un algod8n !ue amortigYe la aída
Introduir el miro tubo dentro de la ,mara de vaporizai8n 5 tapar
:l loroformo se evapora
)edir la altura desplazada por el gas
)edir el di,metro del tubo del man8metro
3alular el volumen desplazado La presi8n ser, la misma !ue utilizamos en 1umas 3alular la densidad del loroformo
3alular el peso moleular del loroformo on la euai8n de Bert9elot
".'. 1IACRA)A
:xperimento de 1umas Fig "
:xperimento de itor )e5er Fig. #
".P. 3ZL32L0 X R:2L/A10 3,lulos del m=todo de 1umas
3,lulos del m=todo de itor )e5er
".. 303L2I0: X 0B:RA3I0: :n onlusi8n logramos obtener valores relativamente eranos al valor te8rio de la masa moleular del loroformo ;""T.(%& gMmol< ;"".&"' 1umasK '.&( ítor )e5er<6 graias al error relativo s e puede omparar ual de los m=todos fue el m,s preiso6 es laro !ue fue el m=todo de ítor )e5er6 5a !ue el error de este proedimiento fue del '.&( mu5 ba7o en omparai8n on un "".&"' obtenido on el proedimiento de 1umas. :ste omportamiento era de esperar6 5a !ue experimentos pasados maraban al m=todo de ítor )e5er omo el m,s preiso 5 exato. Ho5 en día estos m=todos se 9an onvertido en obsoletos6 para la determinai8n de pesos moleulares 5a no se utiliza estos m=todos por !ue existen proesos mas preisos 5 exatos para determinar el peso moleular de una sustania vol,tilK se los utiliza en laboratorio para apliar le5es e 9ip8tesis6 omo la de Avogadro uando di7imos !ue el volumen del agua en el bal8n de dumas era la misma para el gas de loroformo. +ara ompletar es neesario ad7untar !ue los valores altos de los errores relativos son debido a pe!ue@os errores sistem,tios 5 tambi=n a errores debido al experimentador ;9aber tomado mla alg?n dato
".*. 32:/I0ARI0 &' +esponda las siguientes preguntas: Qu- epresan las líneas de "umedad relativa en una carta )sicrom-trica; Las ondiiones de una muestra de aire !ue presenta una 9umedad relativa del "%% se indiar, sobre la línea de saturai8n. A partir de allí disminu5e el ontenido de 9umedad espeífia en relai8n a las temperaturas de bulbo seo.
:n el e7emplo ilustrado6 una libra de aire a ' SF de bulbo seo6 tendr, %.%"**# lb de agua O punto A O en la línea de saturai8n O "%% de 9umedad relativa O. 2n punto B on una 9umedad relativa del '% ontiene %.%%T& lb de agua. :s deir se puede determinar para ada ondii8n de 9umedad relativa las ondiiones de 9umedad a una temperatura constante o variable.
an su comportamiento al del gas i deal; e 9an desarrollado le5es empírias !ue relaionan las variables + ;presi8n<6 ;volumen< 5 / ;temperatura absoluta< on la antidad de gas en base a experienias en el laboratorio. :stas variables no son independientes entre si6 sino !ue ada una de ellas es siempre funi8n de las otras. +ara !ue un gas se pueda onsiderar ideal 9a de umplir las dos ondiiones siguientes$ Que el volumen de sus partíulas sea nulo. Que no existan fuerzas atrativas entre ellas. Los gases reales !ue m,s se aproximan al omportamiento del gas ideal son los gases monoat8mios en ondiiones de ba7a presi8n 5 alta temperatura. Qu- signi.ica el ?punto crítico@ para un gas; 1esde el punto de vista de la temperatura6 el punto rítio representa la temperatura m,xima a la ual un elemento permanee en estado lí!uido6 5 la presi8n rítia6 es la presi8n medida a esta temperatura. Qu- epresa el .actor de compresi#ilidad B cu7nto vale este para un gas idealB y para un gas real;
2na forma de pensar en z es omo un fator !ue onvierte la euai8n en una igualdad. i s= grafia el fator de ompresibilidad para una temperatura dada ontra la presi8n para diferentes gases6 se obtienen urvas. :n ambio6 si la ompresibilidad se grafia ontra la presi8n reduida en funi8n de la temperatura reduida6 entones para la ma5or parte
de los gases los valores de ompresibilidad a las mismas temperatura 5 presi8n reduidas !uedan aproximadamente en el mismo punto. i el valor de W es igual a " esto india !ue el gas se omporta omo ideal. i el valor de W es ma5or o menor !ue " el gas se omporta omo un gas real. )ientras mas grande sea la desviai8n del valor de W on respeto a "6 ma5or es la desviai8n del omportamiento respeto al omportamiento ideal del gas. Aparte de las ecuaciones del gas ideal y del gas de 2an del aalsB Qu- otras ecuaciones de estado conoce; La primera 5 m,s senilla euai8n de estado6 es la euai8n para el gas ideal6 !ue proviene de la ombinai8n de dos le5es$ la le5 de Bo5le 5 la de Ca5OLussa o 39arles. La expresi8n de esta euai8n es [#6 (\$
Ea ecuación de 2an der aals
6 n8tese !ue V m es el volumen molar. :n esta expresi8n6 a6 b 5 R son onstantes !ue dependen de la sustania en uesti8n. +ueden alularse a partir de las propiedades rítias de este modo$
8tese !ue V c se refiere al volumen rítio molar en estas tres ?ltimas euaiones. La euai8n de an der Vaals puede ser onsiderada omo la >le5 del gas ideal me7orada>6 por las siguientes razones$ ". #.
/rata a las mol=ulas omo partíulas on volumen6 no omo puntos en el espaio. +or ello V no puede ser demasiado pe!ue@o6 5 traba7amos on ; V O b< en lugar de V . )ientras !ue las mol=ulas del gas ideal no interaionan6 an der Vaals onsidera !ue unas mol=ulas atraen a otras dentro de una distania e!uivalente al radio de varias mol=ulas. o provoa efetos dentro del gas6 pero las mol=ulas de la superfiie se ven atraídas 9aia el interior. emos esto al disminuir la presi8n exterior ;usada en la le5 del gas ideal<6 por ello esribimos ;P N algo< en lugar de P . Para evaluar este 'algo', examinaremos la fuerza de atracción actuando en un elemento de la superficie del gas !ientras "ue la fuerza "ue act#a sobre cada mol$cula
superficial es %&, la resultante sobre el elemento completo es %& %
La ecuación del Virial
Aun!ue generalmente no es la euai8n de estado m,s onveniente6 la euai8n del irial es importante dado !ue puede ser obtenida diretamente por me,nia estadístia. i se 9aen las suposiiones apropiadas sobre la forma matem,tia de
las fuerzas intermoleulares6 se pueden desarrollar expresiones te8rias para ada uno de los oefiientes. :n este aso ( orresponde a interaiones entre pares de mol=ulas6 ) a grupos de tres6 5 así suesivamente.
La ecuación de Redlich-Kwong
* onstante de los gases ;*.("&'" JMmol]<
La euai8n de Redli9OGong es adeuada para alular las propiedades de la fase gaseosa uando el oiente entre la presi8n 5 la presi8n rítia es menor !ue la mitad del oiente entre la temperatura 5 la temperatura rítia.
La ecuación de Soave
* 3onstante de los gases ;*.("&'" JM;mol]<<
en donde ^ es el fator a=ntrio del ompuesto. +ara el 9idr8geno$
La ecuación de Peng-Robinson
* onstante de los gases ;*.("&'" JMmol]<
1onde ^ es el fator a=ntrio del ompuesto. Ceneralmente la euai8n de +engORobinson da unos resultados s imilares a la de oave6 aun!ue es bastante me7or para predeir las densidades de mu9os ompuestos en fase lí!uida6 espeialmente los apolares.
La ecuación de BRS
& densidad molar
Elliott! Suresh! "onohue :sta euai8n pretende orregir una desviai8n de la euai8n de estado de +engORobinson6 en la ual existe una impreisi8n en el t=rmino de repulsi8n de van der Vaals. La euai8n tiene en uenta el efeto de la forma de las mol=ulas apolares 5 puede extenderse a polímeros a@adiendo un t=rmino extra ;no se muestra<. La euai8n fue desarrollada a partir de simulaiones inform,tias 5 omprende la físia esenial del tama@o6 forma 5 puente de 9idr8geno.
1onde$
La ecuación de Bose ideal La euai8n de estado para un gas de Bose ideal es
donde _ es un exponente espeífio del sistema ;por e7emplo6 en ausenia de un ampo de potenia6 _(M#<6 z es exp; + MkT < donde + es el potenial !uímio6 Li es el polilogaritmo6 ` es la funi8n zeta de Riemann 5 T c es la temperatura rítia a la ual el ondensado de BoseO:instein empieza a formarse.
Apliando las ondiiones del punto rítio se determinan los par,metros a 5 b6 obteni=ndose$
:sta euai8n al igual !ue la de an der Vaals predie un valor para W igual a %6('6 por lo !ue no es aonse7able utilizar era del punto rít
donde las onstantes b 5 son las !ue desriben el tama@o de las mol=ulas del fluido. ('
o 9abr, rotura de paredes 5a !ue la presi8n es menor a #% atm #H 4asta =u- valor podr7 aumentar la temperatura sin peligro;
,' Calcular la presión =ue e>erce & mol de Cl( gH cuando se encuentra ocupando un volumen de (E a (3, JB aH considerando gas ideal
#H gas real de vander aals' Eos valores de a y # son: a*1B/6 atm E ( Kmol( y #* GBG01( EKmol'
/'
Un automóvil se mueve por la energía proporcionada por una reacción =uímica =ue puede ser modelada como la com#ustión del octano: (C54&5 lH L (0 ( gH &1 C( gH L &5 4( lH Si con & mol de octano se consigue desplaar el coc"e (B0 JmB y sa#iendo =ue el (&N del aire es oígenoB Quvolumen de aire a (3C y & atm consume el coc"e en el desplaamiento de (B0 Om;
0'
Una mecla de oígeno e "idrógenoB con un &5N en peso de este PltimoB se encuentra en un recipiente cerrado a &(GC y & atm' Calcular: aH la presión parcial de cada gas
#H Ea densidad de la mecla'
1'
Determinar el peso molecular de un gas para el =ue se "an o#tenido los siguientes datos en la#oratorio: %alón con aire a (0C y 301 mm 4g (,'/3, g %alón con el gasB iguales condiciones (3'1,6 g %alón con aguaB mismas condiciones (,6 g Densidad del agua a (0C G'663G gKml Densidad del aire &'&6 gKE Temperatura del #ao de agua 6('0 C
Asuma un comportamiento ideal para el gasB desprecie el . c para la
P.". BIBLI0CRAFDA 9ttp$MM#%%."(.T*.#&"M7avierMpratia".pdf 9ttp$MMes.Giipedia.orgMGiiMCas 9ttp$MM9tml.rinondelvago.omMeuaionesOdeOestadoOenOtermodinamia.9tml 9ttp$MMingenegros.om.arM7oomlaMindex.p9poptionomcremositor5Itemid'"funstartdoGnid'* 9ttp$MMes.Giipedia.orgMGiiMLe5cdecloscgasescideales 9ttp$MMGGG.ompatOold.omMart#.9tm 9ttp$MMGGG.monografias.omMtraba7osMgasesrealesMgasesreales.s9tml E)=todos experimentales en Fisio!uímiaK 2RQ2IWA 6 )anuel Kpag "'O"T E)=todos experimentales en Fisio!uímiaK H0:)A:R CARLA1K pag. 'TOP#
