Química
Julio Oria
ESTADO GASEOSO
CONCEPTO : Llamado también estado caótico, es el estado de agregación molecular de la materia, donde las moléculas constituyentes están en constante movimiento caótico (al azar), debido a su alta energía cinética interna. FR FR FA FA GAS : Es un fluido que toma la forma y ocupa * en su totalidad el volumen del recipiente que lo FA <<< FR contiene. Sus moléculas están separadas debido a FA : Fuerza de atracc atracción ión interm intermolecula olecularr que la fuerzas de repulsión intermolecular son FR : Fuerza de repulsi repulsión ón interm intermolecula olecularr mucho mayores que las de atracción (cohesión), C3H8(g) (GAS DOMÉ MÉSSTICO) por eso los gases carecen de forma y volumen definido. PROPIEDADES ES GENERALES : * PROPIEDAD - Cuentan con densidades mucho menores que los sólidos y líquidos. Ejem Ejempl plo: o: A 20 20°C °C y 1a 1atm tm ; las las dens densid idad ades es del: del: O 2(g) = 1.3g 1.3g/L /L ; H 2O (l)= 1g/m 1g/mLL ; NaCl NaCl (s)= 2.2g 2.2g/m /mLL - Cuando se encuentran confinados en el mismo recipiente se mezclan homogéneamente, es decir son miscibles entre sí. - Poseen la propiedad de la isotropía, la cual indica que las propiedades físicas y mecánicas son iguales en cualquier dirección con la que se les mida. - Son compresibles, es decir, el volumen que ocupa un gas se puede reducir fácilmente mediante la acción de una fuerza externa (Presión), (Presión), esto se explica debido a la existencia de grandes espacios intermoleculares. - Se pueden expandir expandir,, un gas ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene debido a que sus moléculas poseen una alta energía cinética traslacional. - Difusión, las moléculas gaseosas se desplazan a través de otro cuerpo material (gas, líquido o sólidos) debido a su alta energía cinética y alta entropía. - Efusión, las moléculas gaseosas “escapan” a través t ravés de orificios pequeños. - Poseen relativamente baja viscosidad, la cual les permite a sus moléculas desplazarse
*
P
El gas doméstico contiene principalmente propan pro panoo (C3H8), pero el olor se debe a la presencia de mercaptanos (compuestos de azufre)
P Compresión Expansión
* *
Difusión del CO2 en la lass bebidas carbonatadas
LEYES EMPÍRICAS DE LOS GASES : Ley de Boyle (Pro (Proceso ceso Isotérmico) : En 1961, el químico inglés , Robert Boyle, hizo un sencillo experimento vertiendo mercurio en el extremo abierto de un tubo en forma de J, observando que a medida que iba adicionando más mercurio, la presión sobre el gas aumentaba, haciendo que su volumen disminuya Las generalización de las observaciones de Boyle, se conoce como la ley de Boyle a temperatura constante y una cantidad fija de gas.
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V
µ
1 P
La relación también puede expresarse:
P.V = K
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Gráficas del Proceso Isotérmico P
P
T3
Isoterma
T1 0
T2
.
PV
T2
Isoterma
T1
T3
V Se cumple: T3 > T2 >T1
PV
Isoterma
T3 T2 T1
T3 T2 T1
Isoterma
V P 0 Se cumple: T3 > T2 >T1 Se cumple: T3 > T2 >T1 0
0
1/V Se cumple: T3 > T2 >T1
* Ley de Charles (Proceso Isobárico) :Jacques Alexandre Charles (1787) Cuando se sumerge en nitrógeno líquido un globo lleno de aire (-196°C) , el globo se contrae. Después de que se saca el globo del nitrógeno líquido, regresa a su tamaño original. Un gas se contrae cuando se enfría y se expande cuando se calienta.
V
T
µ
V
La relación también puede expresarse:
P1
V
P2
V = K T
P1 P2
P3
P3
Isobara
-273,15
T (°C)
T (K)
Ley de Gay-Lussac (Proceso Isocórico) : Joseph Louis Gay-Lussac (1802) P V1
P
T
µ
P
V2
V1 V2
V3
La relación también puede expresarse:
P =K T
V3
Isocora
-273,15
Se cumple: V3 > V2 >V1
Gráficas del Proceso Isocórico
*
0
Se cumple: P3 > P2 >P1
Se cumple: P3 > P2 >P1
Gráficas del Proceso Isobarico
*
Isobara
Isocara
T (K)
T (°C)
Se cumple: V3 > V2 >V1
ECUACIÓN COMBINADA :
V V
µ
µ
1 P T
Ley de Boyle
V Ley de Charles
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µ
T P
La relación también puede expresarse:
P.V = K T Para: n= cte
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*
LEY DE AVOGADRO :
*
LEY DE LOS GASES IDEALES :
V
µ
V V P
*
*
1 P
µ
µ
®
T n
V
µ
La relación también puede expresarse:
n
Julio Oria V = K Para: n T, P = cte
Ley de Boyle
V
Ley de Charles
Þ
R
=
nT P
R: Constante universal de los gases D: Densidad (g/L) m: masa (g) M : masa molar (g/mol)
Ley de Avogadro
atm
µ
La relación también puede expresarse:
0,082
P
®
mmHg
Þ
R
=
62,4
P
®
KPa
Þ
R
=
8,3
atm . L
*
mol - g . K mmHg . L
P.V = R.T.n
P.M = T.R.D P.V.M = R.T.m
CONDICIONES NORMALES : P= 1atm
T = 0°C = 273.15K
A estas condiciones, 1 mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4 L
mol - g . K KPa . L
mol - g . K
MEZCLA DE GASES : Gases: A, B, C Mezcla homogénea (solución gaseosa) de dos o más gases, 1L donde cada componente de la mezcla tiene un comportamiento 27°C nT = nA + nB + nC individual, es decir, actúa como si estuviera sólo, ocupando todo el volumen de la mezcla y a la misma temperatura. Se CONCLUSIÓN debe recordar, que en una mezcla homogénea, existe la misma * Cada gas ocupa 1L * Cada gas se encuentra a 27°C composición y propiedades en cualquier parte de su volumen. Fracción molar (Xi) : Gases: XA = nA Se cumple : A, B La fracción molar es una forma de expresar la nT concentración molar de los componentes de XB = nB XA + XB = 1 nT = nA + nB una mezcla. Nos indica la relación entre el nT número de moles parciales de un componente y Para “n” gases : Xi = ni el número de moles totales de la mezcla SXi = 1 nT gaseosa.
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