Gases

PROPIEDADES GENERALES DE LOS GASES

1. Carecen de forma y volumen definidos. Llenan en su totalidad el recipiente que los contiene

2. Son compresibles

3. Tienen densidades muy bajas

4. Son fluidos

5. Se difunden con rapidez

6. Sus partculas tienen alto grado de desorden.

7. Las distancias relativas entre sus partculas son muy grandes

8. Sus partculas tienen movimiento aleatorio.

ESTADO GASEOSO

Se puede definir a un gas como toda sustancia que, a condiciones ambientales, consta de partculas muy separadas entre s, con un movimiento rpido y catico, chocando la mayor parte del tiempo contra las paredes del recipiente que lo contiene y originando con ello lo que se denomina presin de un gas.

Variables de Estado de un Gas

Son las magnitudes que describen exactamente el estado de un gas.

Estas son la Presin (P), la Temperatura (T) y el Volumen (V).

Gases Ideales

Teora cintico molecular de los gases

1. Un gas est compuesto por un gran numero de

molculas que se mueven al azar.

2. Las molculas del gas que estn separadas por

distancias mucho mayores que sus propias

dimensiones.

3. El comportamiento de las molculas obedece

las leyes de Newton.

4. . Las molculas pueden considerarse como

puntos, es decir, poseen masa pero el volumen

que ocupan es despreciable frente al volumen

del recipiente que las contiene.

5. Las molculas de los gases estn en

movimiento constante, y se desplazan en lnea

recta en direcciones aleatorias.

6. Las molculas de gas no ejercen fuerzas

atractivas ni repulsivas entre s .

7. Las colisiones de las molculas, unas con otras

y contra las paredes del recipiente son

perfectamente elsticos.

Teora cintico molecular de los gases

Leyes Empricas de los gases ideales

Las leyes empricas son aquellas que se originan directamente de la experimentacin.

La Ley de Boyle: Procesos isotrmicos La ley de Charles: Procesos isobricos La ley de Gay-Lussac: Procesos iscoros Los llamados gases ideales o perfectos

cumplen totalmente estas leyes.

El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presin (al mantener constantes la temperatura y cantidad de materia).

Ley de Boyle (1662)

V 1/P (si n y T ctes)

V = k/P

El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta (a presin y cantidad de materia constantes).

* Tambin denominada de Charles y Gay-Lussac

La Ley de Charles* (1787)

V T (si n y P ctes)

V = k.T Cuando P = 1 atm y T = 273 K, V = 22,4 L para cualquier gas !!

El volumen se hace nulo a 0 K

La Ley de Gay-Lussac (1802)

La presin de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta (a volumen y cantidad de materia constantes).

P T (si n y V ctes)

P = k.T

Condiciones Normales (CN)

Las propiedades de los gases dependen de sus condiciones.

Existe la necesidad de establecer condiciones estndar de medida (condiciones normales, CN)

P = 1 atm = 760 mm Hg

T = 0C = 273,15 K

Ley de Avogadro

El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de materia (nmero de moles), a presin y temperatura constantes.

V n (si T y P ctes)

V = k.n

V

0,5 V

2V

P, T P, T P, T

A Condiciones Normales:

1 mol gas = 22,4 L gas

Ley de Boyle V 1/ P

Ley de Charles V T

Ley de Avogadro V n V

nT P

Ecuacin de Estado de los Gases Ideales

nT

P V = R PV = nRT

PV = nRT

La Constante Universal de los Gases

R = PV nT

= 0,082 atm . L mol-1 .K-1

= 8,314 J mol-1 .K-1

= 8,314 Pa. m3 .mol-1 .K-1 = 62,4 mmHg L. mol-1 .K-1

= 8,314 KPa .L mol-1 . K-1

Ecuacin General de los Gases

R = = P2V2 n2T2

P1V1 n1T1

= P2V2

T2

P1V1 T1

Si fijamos la cantidad de gas (n1 = n2):

Densidad y Masa Molar de los Gases Ideales

PV = nRT y = m V

PV = m M

RT

, n = m M

PM RT V

m = = PM = RT y

El gas que se encuentra en una presin baja y a una temperatura alta, por lo que la densidad es muy baja, es considerado un gas ideal.

La ecuacin de estado del gas ideal es el resultado de la combinacin de la Ley de Boyle, la Ley de Charles y la Ley de Avogadro.

La ecuacin de estado de un gas ideal depende de tres variables (p, V, T), pero es posible representarla en dos dimensiones con ayuda del diagrama de Clapeyron Si en la ecuacin de estado de un gas ideal se fija el valor de la temperatura (por ejemplo T1), la ecuacin resultante es: P= nRT/V

Que es la ecuacin de una hiprbola; as, cada valor de temperatura sustituido en la ecuacin de estado da lugar a una hiprbola.

Diagrama de Clapeyron o Diagrama P- V

Por construccin, todos los puntos de una misma hiprbola corresponden a estados en que el gas ideal se encuentra a la misma temperatura, por lo que se denominan isotermas. Cuanto mayor es la temperatura, ms arriba en el diagrama de Clapeyron se encontrar su isoterma correspondiente.

Diagrama de Clapeyron o Diagrama P- V

Diagrama de Clapeyron

Gases Reales

Factor de Compresibilidad (Z)

PVm = RT

Z= PVm RT

Vm : Volumen molar = V/n

* Para gases ideales Z=1.

Fuerzas de atraccin

Fuerzas de repulsin

Desviacin del comportamiento ideal

Desviacin del comportamiento ideal

Ecuacin de Van der Waals

En 1873 Van der Waals modific la ley de los gases ideales para tener en cuenta:

Las fuerzas intermoleculares (interacciones entre las molculas)

El volumen molar ( volumen de las molculas)

(p + a n2 /V 2) (V- nb) = nRT

Por ello recibi el Premio Nobel de Fsica en 1910.

(p + a n2 /V 2) (V- nb) = nRT

Las constantes a y b de Van der Waals dependen

del gas.

El valor de a indica que tan fuerte se atraen las molculas de un gas determinado (relacionado con las fuerzas intermoleculares).

El valor de b es el volumen real o volumen efectivo de una mol de gas.

Ecuacin de Van der Waals