termodinamica lab 1 gases ideales

LABORATORIO N° 01: DETERMINACION DE LA MASA MOLAR DEL MAGNECIO Y ZINC
1. OBJETIVOS:

Determinar la masa molar experimental del Magnesio (Mg) y Zinc (Zn).
Aplicar la ley de Dalton.
Aplicar la ley de los gases ideales.
Resolver un problema experimental aplicado a la ecuación general de un gas ideal.
Indicar posibles causas de error en el laboratorio.

2. FUNDAMENTO TEORICO

2.1.GASES IDEALES:

Cuando genéricamente nos referimos a un gas, estamos refiriéndonos a algo que consideramos como gas perfecto o ideal, cuyo comportamiento está claramente definido por las leyes de los gases ideales que describiremos más adelante. Veamos, que los gases ideales se considera que el volumen ocupado por las propias moléculas es insignificante en comparación con el volumen totalocupado por el gas, bajo todas las condiciones de temperatura y presión; además las atracciones intermoleculares, conocidas como fuerzas de van der Waals, son insignificantes en todo momento.
El comportamiento de estos gases fue estudiado por nuestros predecesores, los cuales, enunciaron unas leyes que generalmente llevan sus nombres, entre ellas tenemos:

La ley de Boyle o Mariotte.
Ley deCharles-Gay Lussac.
Ley de las presiones parciales de Dalton.
Ley de difusión de Graham.
Ley de Amagat.
Ley de los volúmenes de combinación de Gay Lussac.
Ley general de los gases.
Ley combinada de los gases.
Ley de Avogadro, etc.

2.2. LEY GENERAL DE LOS GASES:

Las leyes de los gases nos indican claramente que el volumen de un gas, a temperatura y presión constante, varía directamente conel número de 136 moles, es decir, que dos moles de un gas ocuparan el doble del volumen que ocupa un solo mol del mismo gas, pero teniendo en cuenta el principio de Avogadro, podemos concluir que el volumen que ocupan un mol de gas específico es exactamente igual al volumen que ocuparían un mol de cualquier otro gas siempre y cuando se midan a las mismas condiciones de temperatura y presión, esdecir:

V α n

La ley de Boyle nos enseña que V α 1/P y la de Charles que V α T, luego las tres relaciones pueden combinarse para obtener una ecuación general que relacione el volumen, la presión, la temperatura y el número de moles, así:

V α (n) (1/P) (T)

Si introducimos una constante de proporcionalidad, que para nuestra conveniencia llamaremos R, tenemos:

V = R(n) (1/P) (T)Que ordenando nos queda:

PV = nRT

Que es la famosa ecuación que se conoce como ecuación de estado para los gases ideales, debido que a temperatura y presiones ordinarias la mayoría de los gases se ajustan a ella. Las condiciones en las cuales esta ley no se cumple, altas presiones y bajas temperaturas, serán estudiadas más adelante.






2.3. DENSIDAD Y PESO MOLAR DE LOS GASES:

Unaaplicación importante que se le da a la ecuación PV = nRT, a más de los tradicionales cálculos de n, P, T y V, es la de conseguir los pesos moleculares de las sustancias gaseosas.
Para ello se sigue el siguiente procedimiento:
Como PV = nRT, pero n = m/M, donde m es la masa o peso del gas y M es su peso molecular, entonces reemplazando:

PV = (m/M) RT

Y reordenando:

M

Bajo esascondiciones, basta con conocer el peso del gas m, la presión, la temperatura y el volumen que ocupa para obtener el peso molecular.
Otra forma de expresar la ecuación M es transformándola en función de la densidad ρ. Sabemos que ρ , de donde al reemplazar:

M





Las ecuaciones anteriores son muy usadas en el laboratorio para hallar los pesos moleculares y densidades de los gases.2.4. LEY DE DALTON DE LAS PRESIONES PARCIALES:

Uno de los primeros investigadores que estudió sistemas gaseosos de varios componentes fue John Dalton (1766-1884), lo cual lo llevó a enunciar, en 1881, la ley que lleva su nombre, a temperatura constante la presión ejercida por una mezcla de gases, siempre y cuando estos no reaccionen, en un volumen definido es igual a la suma de las...