QUIMICA GENERAL




Modelo de gas ideal


Como vamos a estudiar el comportamiento de los gases, vamos a establecer un MODELO para cualquier gas, que, como hemos visto en las anteriores animaciones, estará constituido por partículas moviéndose al azar y chocando contra las paredes del recipiente. Las características de nuestro MODELO ideal de gas serán:


-Las partículas del gas sonpequeñísimas comparadas con el volumen del recipiente.

-Se mueven al azar con distintas velocidades de manera que, si aumenta la temperatura, aumenta la velocidad de las partículas del gas.

No existen fuerzas de atracción entre ellas.

En su movimiento, chocan entre ellas y con las paredes del recipiente cumpliéndose las leyes de los choques elásticos.

Cuando chocan aparecen las fuerzas o interaccionesentre ellas o con las paredes del recipiente.

Los choques con las paredes del recipiente producen el efecto que llamamos presión sobre las mismas.




Presión. Unidades.


Se define la magnitud física llamada PRESIÓN como una fuerza por unidad de superficie, es decir:


Llamaremos PRESIÓN a la fuerza por unidad de superficie, que ejercen las partículas del gas al chocar contra las paredes delrecipiente al chocar contra ellas.


P  F
S

Su unidad en el Sistema Internacional (SI), es el
PASCAL y equivale a:

Pa = 1N/1m2
El Pa es una unidad de presión muy pequeña, por lo que se suelen usar otras unidades de presión. Entre ellas tenemos:
La atmósfera cuyo símbolo será
atm y que equivale a una




Cantidad de Pascales de: 1 atm = 101.325 Pa o lo que es lo mismo 1013 hPa. El hPa se llamaba antesmilibar.
Por último también se utiliza el Torr que equivale a 1 mm de mercurio, con lo que:

1 atm = 101325 Pa = 1013 hPa = 760 Torr



LEY DE BOYLE-MARIOTTE: PRESION Y VOLUMEN

El que los gases son compresibles es un hecho familiar. Cuando se aumenta la presión sobre una cantidad determinada de un gas, como sucede en una bomba neumática, el volumen del gas disminuye: cuanto mayor es la presiónmenor se hace el volumen. En 1.660, el químico inglés Robert Boyle estudió los efectos de la presión sobre el volumen de aire y observó que cuando duplicaba la presión el volumen de aire se reducía a la mitad; si la presión se multiplica por cuatro el volumen se reduce a la cuarta parte de su valor original, etc, (como se observa en la gráfica que es una hipérbola). Esta relación ha resultado serválida para cualquier gas.


En otras palabras, lo que Boyle encontró es que:

Para una determinada masa de gas el volumen es inversamente proporcional a la presión ejercida, si la temperatura se mantiene constante:


; (T y m constantes)



Se puede enunciar también de la siguiente forma:
"Para una misma masa de un gas a temperatura constante el producto del volumen del gas por la presión queejerce es constante"

Esta relación es conocida como Ley de Boyle-Mariotte.


Una forma conveniente de escribir la ley de Boyle para comparar la misma muestra de gas, a temperatura constante, bajo diferentes condiciones de presión y volumen, es

; (T y m constantes)

Si la presión y el volumen de una cantidad dada de un gas son inicialmente P1 y V1 y la presión se cambia hasta P2, el nuevo volumen V2,viene dado por esta relación.


LEY DE CHARLES y GAY-LUSSAC: TEMPERATURA Y VOLUMEN
Unos cien años después del trabajo de Boyle, Charles y Gay-Lussac investigaban la dilatación del aire y otros gases, es decir, el efecto que produce el cambio de la temperatura en el volumen de una cantidad dada de aire manteniendo la presión constante. Encontraron que el gas se expandía al calentarse de formauniforme; así, por cada grado de aumento de la temperatura, el aumento de volumen del gas es de 1/273 veces su volumen a 0 ºC. Por tanto, tal y como muestra la figura (a), el volumen de un gas es una función lineal de su temperatura Celsius ( la gráfica V- t es una recta). El volumen del gas se va contrayendo a medida que la temperatura desciende pero si ésta es lo suficientemente baja, el gas...