Post on 14-Nov-2015
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Gases
PROPIEDADES GENERALES DE LOS GASES
1. Carecen de forma y volumen definidos. Llenan en su totalidad el recipiente que los contiene
2. Son compresibles
3. Tienen densidades muy bajas
4. Son fluidos
5. Se difunden con rapidez
6. Sus partculas tienen alto grado de desorden.
7. Las distancias relativas entre sus partculas son muy grandes
8. Sus partculas tienen movimiento aleatorio.
ESTADO GASEOSO
Se puede definir a un gas como toda sustancia que, a condiciones ambientales, consta de partculas muy separadas entre s, con un movimiento rpido y catico, chocando la mayor parte del tiempo contra las paredes del recipiente que lo contiene y originando con ello lo que se denomina presin de un gas.
Variables de Estado de un Gas
Son las magnitudes que describen exactamente el estado de un gas.
Estas son la Presin (P), la Temperatura (T) y el Volumen (V).
Gases Ideales
Teora cintico molecular de los gases
1. Un gas est compuesto por un gran numero de
molculas que se mueven al azar.
2. Las molculas del gas que estn separadas por
distancias mucho mayores que sus propias
dimensiones.
3. El comportamiento de las molculas obedece
las leyes de Newton.
4. . Las molculas pueden considerarse como
puntos, es decir, poseen masa pero el volumen
que ocupan es despreciable frente al volumen
del recipiente que las contiene.
5. Las molculas de los gases estn en
movimiento constante, y se desplazan en lnea
recta en direcciones aleatorias.
6. Las molculas de gas no ejercen fuerzas
atractivas ni repulsivas entre s .
7. Las colisiones de las molculas, unas con otras
y contra las paredes del recipiente son
perfectamente elsticos.
Teora cintico molecular de los gases
Leyes Empricas de los gases ideales
Las leyes empricas son aquellas que se originan directamente de la experimentacin.
La Ley de Boyle: Procesos isotrmicos La ley de Charles: Procesos isobricos La ley de Gay-Lussac: Procesos iscoros Los llamados gases ideales o perfectos
cumplen totalmente estas leyes.
El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presin (al mantener constantes la temperatura y cantidad de materia).
Ley de Boyle (1662)
V 1/P (si n y T ctes)
V = k/P
El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta (a presin y cantidad de materia constantes).
* Tambin denominada de Charles y Gay-Lussac
La Ley de Charles* (1787)
V T (si n y P ctes)
V = k.T Cuando P = 1 atm y T = 273 K, V = 22,4 L para cualquier gas !!
El volumen se hace nulo a 0 K
La Ley de Gay-Lussac (1802)
La presin de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta (a volumen y cantidad de materia constantes).
P T (si n y V ctes)
P = k.T
Condiciones Normales (CN)
Las propiedades de los gases dependen de sus condiciones.
Existe la necesidad de establecer condiciones estndar de medida (condiciones normales, CN)
P = 1 atm = 760 mm Hg
T = 0C = 273,15 K
Ley de Avogadro
El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de materia (nmero de moles), a presin y temperatura constantes.
V n (si T y P ctes)
V = k.n
V
0,5 V
2V
P, T P, T P, T
A Condiciones Normales:
1 mol gas = 22,4 L gas
Ley de Boyle V 1/ P
Ley de Charles V T
Ley de Avogadro V n V
nT P
Ecuacin de Estado de los Gases Ideales
nT
P V = R PV = nRT
PV = nRT
La Constante Universal de los Gases
R = PV nT
= 0,082 atm . L mol-1 .K-1
= 8,314 J mol-1 .K-1
= 8,314 Pa. m3 .mol-1 .K-1 = 62,4 mmHg L. mol-1 .K-1
= 8,314 KPa .L mol-1 . K-1
Ecuacin General de los Gases
R = = P2V2 n2T2
P1V1 n1T1
= P2V2
T2
P1V1 T1
Si fijamos la cantidad de gas (n1 = n2):
Densidad y Masa Molar de los Gases Ideales
PV = nRT y = m V
PV = m M
RT
, n = m M
PM RT V
m = = PM = RT y
El gas que se encuentra en una presin baja y a una temperatura alta, por lo que la densidad es muy baja, es considerado un gas ideal.
La ecuacin de estado del gas ideal es el resultado de la combinacin de la Ley de Boyle, la Ley de Charles y la Ley de Avogadro.
La ecuacin de estado de un gas ideal depende de tres variables (p, V, T), pero es posible representarla en dos dimensiones con ayuda del diagrama de Clapeyron Si en la ecuacin de estado de un gas ideal se fija el valor de la temperatura (por ejemplo T1), la ecuacin resultante es: P= nRT/V
Que es la ecuacin de una hiprbola; as, cada valor de temperatura sustituido en la ecuacin de estado da lugar a una hiprbola.
Diagrama de Clapeyron o Diagrama P- V
Por construccin, todos los puntos de una misma hiprbola corresponden a estados en que el gas ideal se encuentra a la misma temperatura, por lo que se denominan isotermas. Cuanto mayor es la temperatura, ms arriba en el diagrama de Clapeyron se encontrar su isoterma correspondiente.
Diagrama de Clapeyron o Diagrama P- V
Diagrama de Clapeyron
Gases Reales
Factor de Compresibilidad (Z)
PVm = RT
Z= PVm RT
Vm : Volumen molar = V/n
* Para gases ideales Z=1.
Fuerzas de atraccin
Fuerzas de repulsin
Desviacin del comportamiento ideal
Desviacin del comportamiento ideal
Ecuacin de Van der Waals
En 1873 Van der Waals modific la ley de los gases ideales para tener en cuenta:
Las fuerzas intermoleculares (interacciones entre las molculas)
El volumen molar ( volumen de las molculas)
(p + a n2 /V 2) (V- nb) = nRT
Por ello recibi el Premio Nobel de Fsica en 1910.
(p + a n2 /V 2) (V- nb) = nRT
Las constantes a y b de Van der Waals dependen
del gas.
El valor de a indica que tan fuerte se atraen las molculas de un gas determinado (relacionado con las fuerzas intermoleculares).
El valor de b es el volumen real o volumen efectivo de una mol de gas.
Ecuacin de Van der Waals