Resumen capitulo 5 Claudia Martínez Márquez •
•
•
•
•
•
•
•
• •
•
•
•
•
•
•
El movimiento movimiento molecular molecular de los gases resulta resulta por completo completo aleatorio, aleatorio, y las fuerzas de atracción entre sus moléculas son tan pequeas que cada una se mueve en forma li!re y fundamentalmente independiente de las otras" gases" #as leyes que norman este comportamiento $an desempeado una una impo importa rtant nte e func funció ión n en el desa desarr rrol ollo lo de la teor teoría ía atóm atómic ica a de la materia y la teoría cinética molecular de los gases" el nitró nitrógen geno, o, el o%íg o%ígeno eno,, el &'or &'or y el cloro cloro e%ist e%isten en como como molécu moléculas las diatómicas gaseosas( )*, +*, *, -* y Cl* .n alótropo de o%ígeno , ozono /01 , tam!ién es un gas a temperatura am!iente 2odos 2odos los elementos del grupo 34, gases no!les, son gases monoatómicos( )e, +e, 4r, r, 6e y Rn" pala pala!r !ras as,, los los comp compue uest stos os mole molecu cula larres por por lo regul egular ar $ier $ierve ven n a temperaturas muc$o más !a7as que los compuestos iónicos -uerzas uerzas inter intermol molecu ecular lares8 es8 En genera general, l, cuanto cuanto más fuerte fuerte sean sean esas esas atracciones, menor es la posi!ilidad de que un compuesto e%ista como gas a la temperatura ordinaria" 2odos 2odos los gases poseen las las siguientes características físicas físicas ( 9 4doptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene" 9 :e consideran los más compresi!les de los estados de la materia" 9 Cuando se encuentran con;nados en el mismo recipiente se mezclan en forma completa y uniforme" un iforme" 9 2ienen densidades muc$o menores que los sólidos y líquidos" #a presión se de;ne como la fuerza aplicada por unidad de área #a unidad :< de presión es el pascal /=a1 * que se de;ne como un ne>ton por metro cuadrado #os átomos y las moléculas de los gases en la atmósfera, como el resto de la materia, están su7etos a la atracción gravitacional de la 2ierra" 2ierra" #a fuerza que e%perimenta cualquier super;cie e%puesta a la atmósfera de la 2ierra es igual al peso de la columna de aire que está encima de ella" #a presión atmosférica es la presión que e7erce la atmósfera de la 2ierra" 2ierra" El valor real de la presión atmosférica depende de la localización, la temperatura y las condiciones climáticas #a presi presión ón e7erc e7ercida ida so!re so!re un o!7eto o!7eto en un &uido &uido provi proviene ene de todas todas direcciones( direcciones( de a!a7o y de arri!a, así como de izquierda a derec$a" El !arómetro sea el instrumento más com'n para medirla" .n !arómetro sencillo consta de un tu!o largo de vidrio, cerrado en un e%tremo y lleno de mercurio" la presión atmosférica estándar es igual a la presión de ?@A mm)g, dond donde e mm)g mm)g repr repres esen enta ta la pres presió ión n e7er e7erci cida da por por una colum columna na de mercurio de B mm de altura" #a unidad de mm)g tam!ién se llama torr,
• •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
en $onor del cientí;co italiano Evangelista 2orricelli, quien inventó el !arómetro" ado que B AAA =a 5 B D=a /Dilopascal1 B atm 5 B"AB0*5 0 BA* D=a .n manómetro es un dispositivo para medir la presión de los gases distintos a los de la atmósfera" El principio de operación de un manómetro es parecido al de un !arómetro Casi todos los !arómetros y la mayor parte de los manómetros emplean mercurio como &uido de tra!a7o" #a razón es que el mercurio tiene una densidad muy alta /B0"@ gm#1 #a ley de Foyle, seg'n la cual la presión de una cantidad ;7a de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen del gas" #a ley de Foyle depende de que la temperatura del sistema permanezca constante" =ero suponga que cam!ia la temperatura" ley de C$arles y de GayH#ussac , o simplemente ley de C$arles , la cual esta!lece que el volumen de una cantidad ;7a de gas mantenido a presión constante es directamente proporcional a la temperatura a!soluta del gas" elvin
•
•
•
•
•
•
• •
•
•
•
•
•
2odos los casos que implican mezclas de gases, la presión total del gas se relaciona con las presiones parciales, es decir, las presiones de los componentes gaseosos individuales de la mezcla" ley de alton de las presiones parciales, la cual esta!lece que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones que cada gas e7ercería si estuviera solo" #a fracción molar es una cantidad adimensional que e%presa la relación del n'mero de moles de un componente con el n'mero de moles de todos los componentes presentes" =ara o!tener las presiones parciales, necesitamos conocer las fracciones molares de los componentes, lo cual podría implicar ela!orados análisis químicos" El método más directo para medir las presiones parciales es usar un espectrómetro de masas" #a ley de alton de las presiones parciales es 'til para calcular vol'menes de gases recolectados en agua" #ud>ig Foltzmann y James ClerD Ma%>ell, encontraron que las propiedades físicas de los gases se e%plican en términos del movimiento de moléculas individuales, el cual es una forma de energía, que aquí de;nimos como la capacidad para realizar un tra!a7o o producir un cam!io" El 7oule /J1 es la unidad del :< de energía #a energía cinética /EC1 es el tipo de energía que mani;esta un o!7eto en movimiento, o energía de movimiento" #a teoría cinética de los gases" ic$a teoría se centra en las siguientes suposiciones( .n gas está compuesto de moléculas que están separadas por o distancias muc$o mayores que sus propias dimensiones" o #as moléculas de los gases están en continuo movimiento en dirección aleatoria y con frecuencia c$ocan unas contra otras #as moléculas de los gases no e7ercen entre sí fuerzas de o atracción o de repulsión o #a energía cinética promedio de las moléculas es proporcional a la temperatura del gas en Delvins Compresi!ilidad de los gases" Como las moléculas en la fase gaseosa se encuentran separadas por grandes distancias, los gases se pueden comprimir fácilmente para ocupar un volumen menor" #a difusión, es decir, la mezcla gradual de las moléculas de un gas con moléculas de otro gas, en virtud de sus propiedades cinéticas, constituye una demostración directa del movimiento aleatorio de los gases" la efusión es el proceso mediante el cual un gas !a7o presión se escapa de un compartimiento de un contenedor a otro atravesando por un pequeo ori;cio #a ecuación, que relaciona =, I, 2 y n para un gas no ideal, se conoce como la ecuación de van der Kaals"