Quimica

TRABAJO PRÁCTICO I-B:
GASES IDEALES

Conceptos básicos
Mol – Unidad de cantidad de sustancia
Un Mol es la cantidad de sustancia que contiene exactamente 6,02x1023 partículas elementales.
La expresión “partículas elementales” puede referirse a moléculas, tomos, iones, etc., debiendo especificarse en cada caso de que se trata. Así, un mol de moléculas se refiere a 6,02 x 1023 moléculas; unmol de átomos a 6,02 x 1023 átomos, un mol de iones a 6,02 x 1023 iones, etc.
El número 6,02 x 1023 se denomina número de Avogadro
Masa de un mol de moléculas
La masa de un mol de moléculas de una sustancia es igual a la masa molecular de dicha sustancia expresada en gramos.

Masa de un mol de átomos
La masa de un mol de átomos de una sustancia simple es igual a su masa atómica expresada engramos.

Volumen Molar
El volumen molar es el ocupado por un mol de moléculas de cualquier sustancia en estado gaseoso y en CNPT. Su valor es de 22,4 litros.
Ej: un mol de moléculas de oxígeno esta constituido por 6,02 x1023 moléculas que tienen una masa de 32 g y ocupan un volumen de 22,4 litros a 0ºC de temperatura y una atmósfera de presión. En resumen:

GAS
"Fluido que tiende aexpandirse indefinidamente y que se caracteriza por su pequeña densidad, como el aire".

Unidades
V [l] litros
P [atm] atmósferas
T [ºK] grados Kelvin
n [g/mol] gramos/mol
Leyes
Boyle-Mariotte, T= cte, tenemos: P1V1 = P2V2
Gay-Lussac, V=cte, tenemos: P1/T1 = P2/T2
Charles, P=cte, tenemos: V1/T1 = V2/T2
General de los gases, tenemos: P1V1/T1 = P2V2/T2
Hipótesis de Avogadro, define elvolumen molar de un gas
Vm = 22,4 litros, para P constante=1 atm y T constante=273 ºK
Se define CNPT (condiciones normales de presión y temperatura) a: P=1atm y T=273 ºK
Ley General del gas ideal
Surge de la combinación de las leyes de Boyle-Mariotte, Charles, Gay-Lussac y Avogadro.
PV = n RT
donde R es una cte. y vale para 1 mol de un gas en CNPT:
n (número de moles) = 1 mol
V (Volumen) =22.4 L
T (Temperatura) = 273 ºK
P (Presión) = 1 atm.

El número de moles, n es igual a:

Sustituyendo n en la ley general del gas ideal tenemos:


Ejercicios resueltos
Problema Nº 1) Un volumen gaseoso de un litro es calentado a presión constante desde 18 °C hasta 58 °C, ¿qué volumen final ocupará el gas?
Desarrollo
Datos:
V1 = 1 l
P1 = P2 = P = constante
t1 = 18 °C
t2 = 58 °CEcuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Si P = constante
V1/T1 = V2/T2
Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas.
t1 = 18 °C
T1 = 18 °C + 273,15 °C
T1 = 291,15 K
t2 = 58 °C
T2 = 58 °C + 273,15 °C
T2 = 331,15 K
Despejamos V2:
V2 = V1.T2/T1
V2 = 1 l.331,15 K/291,15 K
V2 = 1,14 l

Problema Nº 2) Una masa gaseosa a 32 °C ejerce una presión de 18 atmósferas, si se mantiene constante el volumen,qué aumento sufrió el gas al ser calentado a 52 °C?
Desarrollo
Datos:
t1 = 32 °C
t2 = 52 °C
P1 = 18 atmósferas
V1 = V2 = V = constante
Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Si V = constante:
P1/T1 = P2/T2
Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas.
t1 = 32 °C
T1 = 32 °C + 273,15 °C
T1 = 305,15 K
t2 = 52 °C
T2 = 52 °C + 273,15 °C
T2 = 325,15 K
Despejamos P2:
P2 = P1.T2/T1
P2 = 18atmósferas.325,15 K/305,15 K
P2 = 19,18 atmósferas

Problema Nº 3) En un laboratorio se obtienen 30 cm ³ de nitrógeno a 18 °C y 750 mm de Hg de presión, se desea saber cuál es el volumen normal.
Desarrollo
Datos:
V1 = 30 cm ³
V1 = 0,03 dm ³ = 0,03 l
P1 = 750 mm Hg
t1 = 18 °C
T1 = 18 °C + 273,15 °C
T1 = 291,15 K
P2 = 760 mm Hg
T2 = 273,15 K
Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
V2 =(P1.V1.T2)/(P2.T1)
V2 = (750 mm Hg.0,03 l.273,15 K)/(760 mm Hg.291,15 K)
V2 = 0,0278 l

Problema Nº 4) Una masa de hidrógeno en condiciones normales ocupa un volumen de 50 litros, ¿cuál es el volumen a 35 °C y 720 mm de Hg?
Desarrollo
Datos:
V1 = 50 l
P1 = 760 mm Hg
T1 = 273,15 K
t2 = 35 °C
T2 = 35 °C + 273,15 °C
T2 = 308,15 K
P2 = 720 mm Hg
Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
V2 =...