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MEZCLA DE GASES Y CINETICA DE LOS GASES
Q.F. Monica Guadalupe Retuerto Figueroa
FISICOQUÍMICA AMBIENTAL
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COMPONENTES DEL AIRE Y SU CONCENTRACIÓNComponente Concentración aprox.
Nitrógeno (N2) 78.03% en volumenOxígeno (O2) 20.99% en volumenDióxido de Carbono (CO2) 0.03% en volumenArgón (Ar) 0.94% en volumenNeón (Ne) 0.00123% en volumenHelio (He) 0.0004% en volumenCriptón (Kr) 0.00005% en volumenXenón (Xe) 0.000006% en volumenHidrógeno (H2) 0.01% en volumenMetano (CH4) 0.0002% en volumenÓxido nitroso (N2O) 0.00005% en volumenVapor de Agua (H2O) Variable Ozono (O3) Variable Partículas Variable
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Propiedades físicas del aire• El aire en la atmósfera es esencial para la vida ya que nos permite
respirar.•• La atmósfera es una mezcla de gases, poseen densidad, masa, volumen, etc• Los gases atmosféricos ocupan espacio.• La atmósfera se expande y se contrae: cuando un gas se caliente ocupa mayor volumen por el aumento de movimiento molecular provocando que el gas se expanda. En cambio, si el gas pierde calor, se contrae. Este comportamiento de los gases del aire hace posible el viento.
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• El valor de la densidad para aire seco y frío es 0,001293 g/cm3 es decir, hay 0,001293 gramos de aire en 1 cm3 de volumen a T ambiente.
• El peso de los gases que componen la atmósfera ejerce una presión sobre los cuerpos inmersos en ella. A esta se denomina Presión atmosférica.
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ESTRUCTURA DE ATMÓSFERA
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Clasificación de gases según su estado físico
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Clasificación de gases según sus propiedades
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Clasificación de gases según sus propiedades
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HIPOTESIS DE AVOGADRO
A 0°C y 1 Atm. de Presión una mol de todo gas ocupa 22,4 litros de Volumen
2 4 28 32 44 64
n(x)= n(y)= n(z)
Si, porque tienen el mismo número de moléculas: 6,023x1023
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LEY DE AVOGADRO
V α n V = nk
V = kn
Vm(A) = Vm(B)
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1. Un recipiente, cuyo volumen es de 8,2 L contiene 20g de cierta sustancia gaseosa, a una temperatura
de 47°C y una presión de 2 Atm. ¿Cuál de las siguientes sustancias será? H2 ,CO2 , O2 , NH3 ,N2
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2. En un recipiente de 1800cm3 de capacidad se vierte 900g de una sustancia A cuya D= 2.4g/cm3. Se llena el cilindro con otro material “B” cuya D=1.8g/cm3 ¿Cuál
es la densidad de la mezcla?
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3. Calcula la masa molecular de un gas, sabiendo que 32,7 g del mismo ocupan a 50ºC y 3040 mm de Hg de
presión un volumen de 6765 ml
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Ley de Dalton de las presiones parciales
La presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviera solo.
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Ley de las Presiones Parciales de Dalton
P1V= n1RT
P2V= n2RT
P3V= n3RT
(P1 + P2 + P3 ) V= (n1+n2+n3).RT
PtotalV = ntotal.RT
Sumando
P1 V = n1RT
Ptotalv = ntotal.RT
Dividiendo
P1 = n1Ptotal ntotal
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La presión parcial ejercida por cada componente de una mezcla gaseosa es directamente proporcional a su
concentración molar en dicha mezcla
P1 = n1Ptotal ntotal
Fracción molar x1
P1 = x1 . Ptotal
% Presión = % Molar
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Ley de los volúmenes Parciales o de Amagat
PV1= n1RT
PV2= n2RT
PV3= n3RT
(V1 + V2 +V3 )P = (n1+n2+n3).RT
VtotalP = ntotal.RT
Sumando
V1 P = n1RT
VtotalP = ntotal.RT
Dividiendo
V1 = n1Vtotal ntotal
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El volumen parcial de cada componente de una mezcla gaseosa es directamente proporcional a su
concentración molar en dicha mezclaV1 = n1Vtotal ntotal
Fracción molar x1
V1 = x1 . Vtotal
% volumen = % Molar
XA + XB nA
(nA + nB) =
nB
(nA + nB)+ 1=
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Una mezcla de 4 g de CH4 y 6 g de C2H6 ocupa un volumen de 21,75 litros. Calcula: a) la temperatura de la mezcla si la
presión total es de 0.5 atm; b) la presión parcial de cada gas.
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TEORIA CINETICA DE LOS GASES
•Los gases consisten en grandes cantidades de moléculas en constante movimiento.
•El volumen ocupado por todas las moléculas es mucho menor que el volumen del recipiente que las contiene.
•Las fuerzas de atracción entre moléculas son insignificantes.
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Moléculas puntuales
Desplazamiento en línea recta
Cambio de dirección y de velocidad al
chocarMoléculas muy
separadas
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Presión Presión
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• Las moléculas se transfieren energía mediante choques pero a temperatura constante, la energía cinética media permanece constante.
• La energía cinética media de las moléculas es proporcional a la temperatura absoluta.
• A una temperatura dada, las moléculas de todos los gases tienen la misma energía cinética media.
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Combinación de las leyes de los gases: ecuación de los gases ideales
• Ley de Boyle V ∝ 1/P• Ley de Charles V ∝ T• Ley de Avogadro V ∝ n
V ∝nTP
PV = nRT
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Constante de los gases
R = PVnT
= 0,082057 atm L mol-1 K-1
= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1
= 8,3145 J mol-1 K-1
= 8,3145 m3 Pa mol-1 K-1
PV = nRT
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Determinación de la masa molar
PV = nRT y n = mM
PV = mM RT
M = mPVRT
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Densidades de los gases
PV = nRT y d = mV
PV = mM RT
MPRTV
m = d =
, n = mM
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Presión
Frecuencia de los choques
Fuerza delos choques
Temperatura Velocidad media de las moléculas
V, T
T
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CONSECUENCIA DE LA ECUACIÓN CINÉTICA DE LOS GASES
LA LEY DE GRAHAM
PV = Mm. μ 2
3
3 PV = Mm. μ 2
Mm. μ 2 = 3 PV
μ 2 = 3 PVMm
μ1 = 3 PVMm1
Si se tienen dos gases en iguales condiciones de presión y en un recipiente del mismo
volumen:
μ2 = 3 PVMm2
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Difusión y efusión
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Efusión
Velocidad de efusión
1- área del orificio
2- nº de moléculas por unidad de volumen
Orificio pequeño
Gas Vacío
Ley de Graham
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Difusión
Camino recorrido por
una sola molécula
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μ1 = Mm2μ2 Mm1
T1 = Mm2T2 Mm1
μ1 = ρ2μ2 ρ1
T1: Tiempo de difusión T2: Tiempo de difusión
ρ1 :Densidad gas1ρ2 :Densidad gas2
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