(1)estado gaseoso

8/6/2019 (1)Estado gaseoso

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Gaseoso

LquidoSlido

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1. Los gases estn compuestos de molculas en movimiento aleatorio.

2. Las molculas sufren colisiones aleatorias entre ellas y las paredes del recipiente contenedordel gas.

3. Las colisiones entre las molculas del gas y las paredes del recipiente contenedor sonelsticas.

4. Entre las partculas no existen fuerzas atractivas ni repulsivas

5. La Energa cintica media de las partculas es proporcional a la temperatura absoluta del gas

6. La presin de un gas es le resultado de las colisiones de las molculas contra las paredes delrecipiente es idntica sobre todas las paredes.

7. Bajo las condiciones ordinarias de presin y temperatura, el espacio ocupado propiamentepor las molculas dentro de un volumen gaseoso, es una fraccin muy pequea del volumende todo el gas.

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Factores que influyen en el estado gaseoso

Presin: Fuerza que acta por unidad de reaVolumen :Espacio que ocupa un cuerpoTemperatura: Medida de la energa cintica promedio de un cuerpo

Nmero de moles: Cantidad de sustancia del gas

1 atmsfera

760 mmHg 760 torr 14.7 PSI 1.013 x 10 5Pa 1033 g/cm2 1.013x 10 6dinas 1.013 bar

1 litro 1 galn 1 pie3 1m3

100 ml 1000 cm3 1 dm3 3.785 litros 25.32 litros 1000 litros

Centgrados C = 5 (F -32)

9

Fahrenheit F = 9 C +325

Kelvin K = C +273.15

Rankine R = F + 459.67

1 mol 6.02 x 10 23 molculas Masa molecular en gramos 3


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Gas Ideal: un gas hipottico formado por partculas puntuales, sin atraccinni repulsin entre ellas y cuyos choques son perfectamente elsticos

(conservacin de momento y energa cintica).

Los gases reales que ms se aproximan al comportamiento del gas ideal sonlos gases monoatmicos en condiciones de baja presin y alta temperatura.

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A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presin

n y T constantes

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 5 10 15 20 25

Presin

Volumen

Ley de Boyle

Isoterma

P1V1=P2V2

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4.0 L de un gas estn a 600 mmHg de presin. Cul ser su nuevovolumen si aumentamos la presin hasta 800 mmHg?

Solucin:

Sustituimos los valores en la ecuacinP1V1 = P2V2.

(600 mmHg) (4.0 litros) =(800 mmHg) (V2)

Despejamos V2

V2 = 3L.

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A presin constante ,el volumen de una masa gaseosa es directamente proporcional a la temperatura

-273.16 Cn y P constantes

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

-273 -173 -73 27 127 227 327 427

Volumen

Temperatura ( C )

Ley de Charles

Isobrica

V1 = V2T1 T2

0 Kelvin

Nota: se debe realizar los clculos con la temperatura expresada enKelvin para no obtener volmenes negativos

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Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 C. Cul ser su nuevo volumen si latemperatura disminuye a -10 C?

Solucin:Expresamos la temperatura en kelvin:T1 = (25 + 273) K= 298 KT2 = (-10 + 273 .16) K= 273.16 K

Sustituimos los datos en la ecuacin:

V1 = V2T1 T2

2.5 litros = V2298 K 273.16 K

despejamos V2V2 = 2.29 L.

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0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25

Presin

Temperatura

Ley de Gay-Lussac

Isocrica

A volumen constante la presin de una masa gaseosa es directamente proporcional a la temperatura

n y V constantes

P1 = P2T1 T2

9


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Cierto volumen de un gas se encuentra a una presin de 970 mmHg cuando sutemperatura es de 25.0C. A qu temperatura deber estar para que su presin sea

760 mmHg?Solucin:Expresamos la temperatura en kelvin:T1 = (25 + 273.16) K= 298.16 K


P1 = P2T1 T2

970 mmHg = 760 mmHg298.16K T2

Despejamos T2 :

T2 = 233.5 K = -39.6 C.

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El volumen de una masa determinada de gas, varia directamente con la temperatura einversamente con la presin

n constante

P1 V1 = P2V2T1 T2

Temperatura

Presin

Volumen

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Un volumen de 1,23 litros de Oxigeno, se recogen a 23 C y a una presin de 570 mmHg.Cul ser el volumen que ocupe dicho gas en condiciones normales.

Solucin:Datos:V1 = 1,23 litros Condiciones normales:T1 = 23 C = 296.16 K T2 = 0 C = 273.16 KP1 = 570 mmHg P2 = 760 mmHg


P1 V1 = P2V2T1 T2

Despejamos V2

V2 = P1V1T2 V2 = (570 mmHg)(1.23 litros)(273.16K)T1 P2 (296.16K)(760 mmHg)

V2 = 0.851 litros

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A presin y temperatura constante, el volumen de un gas varia directamentecon el nmero de moles

V1 = V2n1 n2

n = masa = mmasa molecular M

Nmerode moles

Volumen

Nmerode moles

Volumen

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Si 2.25 L de un gas contienen 0.52 mol. Si aumentamos la cantidad de gas hasta0.85 mol, cul ser el nuevo volumen del gas? (La temperatura y presin semantienen constantes)

Solucin:Datos:V1 = 2.25 litrosV2 =Xn1 = 0.52 molesN2 = 0.85 moles


V1 = V2n1 n2

2.25 litros = V2

0.52 moles 0.85 moles

(2.25 litros) (0.85moles) = (V2) (0.52 moles)

Despejamos V2 = 3.68 litros

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PV=nRT

R = PV = 1 atmsfera x 22.4 litros = 0.082 atmsferas x litronT 1mol x 273.16 K mol x K

1 mol de cualquier gas en C.N.(condiciones normales) ocupa unvolumen de 22.4 litros.

C.NPresin = 1 atmsfera

Temperatura = 0C = 273.16 K 15

P

V

nR

T

La ecuacin que describe la relacin entre la presin, el volumen,la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

R es una constante que se obtiene al someter a un mol de gas a condiciones normales


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Si n (nmero de moles) se define como la relacin entre la masa en gramos y lamasa molecular tenemos:

PV=nRT PV=m RTM

PM=m RTV

Si densidad = mV

PM= RT = PM

RT

P1V1=P2V2V1 = V2

T1 T2

P1 = P2

T1 T2

V1 = V2

n1 n2

PV=nRT


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Cul es el volumen que ocuparan 1.32 moles de un gas ideal a una Presin de 1258mmHg y 252 F?

Solucin:

Datos:P = 1258 mmHg = 1.69 atmsferasV = X litrosn = 1.32 molesR = 0.082 (atm x litro/mol x K)T= 252 F = 122.2 C = 395.36 K


PV=nRT

Despejamos V

V = nRT V = 1.32 moles x0.082 (atm x litro/mol x K)395.36 KP 1.69 atm

V = 25.31 litros


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Calcular la densidad del metano(CH4) a una presin de 1.2 atmsferas y 25C

Solucin:Datos:P = 1.2atmsferasR = 0.082 atm x litro/mol x KT= 25C = 298 KM= CH4 = 16 g/mol


= PMRT

=

PM

= 1.2 atm x (16 g/mol)RT 0.082 (atm x litro/mol x K) 298 K

= 0.786 g/litro


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En un volumen definido la presin parcial de una mezcla gaseosa esigual a la suma de las presiones parciales de los gases que la componen

Presiones parciales

Fracciones molares

X= fraccin molar 19

PT = Pa + Pb + Pc + + P i

Pa=Xa PT Pb=Xb PT Pc=Xc PT Pi=Xi PT

Xa = nanT

Xb = nbnT

Xc = ncnT

Xi = ninT

PTPa

Pb Pc

Pi


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Presin gas seco = Presin gas hmedo Presin vapor H2O (% saturacin)

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PresinGasSeco

PresinVaporagua

Presingas

hmedo

Al recoger gases sobre agua, la presin del vapor de agua influye sobre la presindel gas, transformndolo en un gas hmedo, por lo que se debe realizar una

correccin de presin segn la siguiente ecuacin

Se debe recordar que las presiones deben ser de gases secos por lo que:


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Una muestra de 500 litros de aire seco a 20C y 750 torr de presin se hace burbujear lentamente atravs de agua a 25C y se recoge en un gasmetro cerrado con agua. La presin del gas recogido es

de 750 torr.Cul es volumen del gas hmedo si la presin del vapor de agua a 25C es 23,8 torr.

Aire Seco:V = 500 litrosT = 20C =293.16 KP = 750 torr = 0.987 atm.

Aire Hmedo:P = 750 torr = 0.987 atm.

P vapor agua= 23.8 torr = 0.0313 atm.T = 25C = 298.16 KV =X

P1 V1 = P2V2T1 T2

Presin gas seco = Presin gas hmedo Presin vapor H2O (% saturacin)

0.987 atm x 500 litros = (0.987-0.0313)atm x V2293.16 K 298.16 K

V2 = 516.20 litros

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La presin de vapor de agua

es funcin de la temperatura


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Presiones parciales

Fracciones molares

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VT = Va + Vb + Vc + + Vi

Pa=Xva PT Pb=Xvb PT Pc=Xvc PT Pi=Xvi PT

Xva = nanT

Xvb = nbnT

Xvc = ncnT

Xvi = ninT

El volumen de una mezcla gaseosa es igual a la suma de los volmenesde cada gas, medidos a la misma presin y temperatura de dicha mezcla

Xv = fraccin en volumen

VT

Va Vb Vc Vi


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Se prepara una mezcla de 200 ml de un gas A y 800 ml de un gas B a presin y temperaturaconstante. La presin atmosfrica es de 765 mmHg. Calcular la presin parcial de cada gas.

VA = 200 ml.VB = 800 ml.

PT = 765 mmHg.

VA = VA = 200 ml = 0.2VT (200+800) ml

VB = VB = 800 ml = 0.8VT (200+800) ml

PT = PA + PB =765 mmHg

PA=VA x PT =0.2x 765 =153 mmHg

PB=VB x PT =0.8x 765 =612 mmHg


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1

2

2

1

molecularpeso

molecularpeso

efusinV

efusinV

=

Las velocidades de efusin de los gases son inversamente proporcionales a lasraces cuadradas de sus respectivas densidades (P y T = constantes)

1

2

2

1

densidad

densidad

efusinV

efusinV

=

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Velocidad deefusin

(densidad)1/2

Velocidad deefusin

(masamolecular)1/2

V efusin 1 = (2)1/2 = (M2)1/2

V efusin 2 (1)1/2 (M1)

1/2


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Efusin es el flujo de partculas de gas a travs de orificios estrechos o poros.La efusin describe el flujo de un gas desde una regin de alta presin a una baja presin a travs

de un orificio pequeo o una abertura

DIFUSIN

GAS 1 GAS 2

GAS VACIO

EFUSIN

Difusin es el proceso por el cual una sustancia se distribuye uniformementeen el espacio que la encierra o en el medio en que se encuentra.

V efusin = moles/unidad de tiempo


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Tres globos iguales se llenaron respectivamente de O2,CO2 y Cl2 bajo condiciones normales. En 10 horasse escapo la mitad del CO2 Qu cantidad de cada uno de los 3 gases escapo durante el mismo periodode tiempo?

Tomando en cuenta que se tiene una mol de cualquier gas en condiciones normales ocupa el mismo

volumen y si se escapa la mitad del CO2 (0.5 moles )tenemos:

V efusin CO2 = (MO2)1/2

V efusin O2 (MCO2)

V efusin CO2 = (32 g/mol)1/2

V efusin O2 (44 g g/mol)

efusin CO2 = 0.853V efusin O2

0.5 moles = 0.853V efusin O2

efusin O2 =0.586 moles en 10 horas

Efusin

CO2

O2

Cl2

V efusin = moles/unidad de tiempo


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27

V efusin CO2 = (MCl2)1/2

V efusin Cl2 (MCO2)

V efusin CO2 = (71 g/mol)1/2

V efusin Cl2 (44 g/mol)

V efusin CO2 = 1.27V efusin Cl2

0.5 moles = 1.27V efusin Cl2

V efusin O2 =0.394 moles en 10 horas

CO2

0.5 moles

10 horas

O2

0.6 moles

10 horas

Cl2

0.4 moles

10 horas

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