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Gaseoso
LquidoSlido
1
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1. Los gases estn compuestos de molculas en movimiento aleatorio.
2. Las molculas sufren colisiones aleatorias entre ellas y las paredes del recipiente contenedordel gas.
3. Las colisiones entre las molculas del gas y las paredes del recipiente contenedor sonelsticas.
4. Entre las partculas no existen fuerzas atractivas ni repulsivas
5. La Energa cintica media de las partculas es proporcional a la temperatura absoluta del gas
6. La presin de un gas es le resultado de las colisiones de las molculas contra las paredes delrecipiente es idntica sobre todas las paredes.
7. Bajo las condiciones ordinarias de presin y temperatura, el espacio ocupado propiamentepor las molculas dentro de un volumen gaseoso, es una fraccin muy pequea del volumende todo el gas.
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8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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Factores que influyen en el estado gaseoso
Presin: Fuerza que acta por unidad de reaVolumen :Espacio que ocupa un cuerpoTemperatura: Medida de la energa cintica promedio de un cuerpo
Nmero de moles: Cantidad de sustancia del gas
1 atmsfera
760 mmHg 760 torr 14.7 PSI 1.013 x 10 5Pa 1033 g/cm2 1.013x 10 6dinas 1.013 bar
1 litro 1 galn 1 pie3 1m3
100 ml 1000 cm3 1 dm3 3.785 litros 25.32 litros 1000 litros
Centgrados C = 5 (F -32)
9
Fahrenheit F = 9 C +325
Kelvin K = C +273.15
Rankine R = F + 459.67
1 mol 6.02 x 10 23 molculas Masa molecular en gramos 3
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Gas Ideal: un gas hipottico formado por partculas puntuales, sin atraccinni repulsin entre ellas y cuyos choques son perfectamente elsticos
(conservacin de momento y energa cintica).
Los gases reales que ms se aproximan al comportamiento del gas ideal sonlos gases monoatmicos en condiciones de baja presin y alta temperatura.
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8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presin
n y T constantes
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
0 5 10 15 20 25
Presin
Volumen
Ley de Boyle
Isoterma
P1V1=P2V2
5
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4.0 L de un gas estn a 600 mmHg de presin. Cul ser su nuevovolumen si aumentamos la presin hasta 800 mmHg?
Solucin:
Sustituimos los valores en la ecuacinP1V1 = P2V2.
(600 mmHg) (4.0 litros) =(800 mmHg) (V2)
Despejamos V2
V2 = 3L.
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A presin constante ,el volumen de una masa gaseosa es directamente proporcional a la temperatura
-273.16 Cn y P constantes
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
-273 -173 -73 27 127 227 327 427
Volumen
Temperatura ( C )
Ley de Charles
Isobrica
V1 = V2T1 T2
0 Kelvin
Nota: se debe realizar los clculos con la temperatura expresada enKelvin para no obtener volmenes negativos
7
8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 C. Cul ser su nuevo volumen si latemperatura disminuye a -10 C?
Solucin:Expresamos la temperatura en kelvin:T1 = (25 + 273) K= 298 KT2 = (-10 + 273 .16) K= 273.16 K
Sustituimos los datos en la ecuacin:
V1 = V2T1 T2
2.5 litros = V2298 K 273.16 K
despejamos V2V2 = 2.29 L.
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0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20 25
Presin
Temperatura
Ley de Gay-Lussac
Isocrica
A volumen constante la presin de una masa gaseosa es directamente proporcional a la temperatura
n y V constantes
P1 = P2T1 T2
9
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Cierto volumen de un gas se encuentra a una presin de 970 mmHg cuando sutemperatura es de 25.0C. A qu temperatura deber estar para que su presin sea
760 mmHg?Solucin:Expresamos la temperatura en kelvin:T1 = (25 + 273.16) K= 298.16 K
Sustituimos los datos en la ecuacin:
P1 = P2T1 T2
970 mmHg = 760 mmHg298.16K T2
Despejamos T2 :
T2 = 233.5 K = -39.6 C.
10
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El volumen de una masa determinada de gas, varia directamente con la temperatura einversamente con la presin
n constante
P1 V1 = P2V2T1 T2
Temperatura
Presin
Volumen
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Un volumen de 1,23 litros de Oxigeno, se recogen a 23 C y a una presin de 570 mmHg.Cul ser el volumen que ocupe dicho gas en condiciones normales.
Solucin:Datos:V1 = 1,23 litros Condiciones normales:T1 = 23 C = 296.16 K T2 = 0 C = 273.16 KP1 = 570 mmHg P2 = 760 mmHg
Sustituimos los datos en la ecuacin:
P1 V1 = P2V2T1 T2
Despejamos V2
V2 = P1V1T2 V2 = (570 mmHg)(1.23 litros)(273.16K)T1 P2 (296.16K)(760 mmHg)
V2 = 0.851 litros
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A presin y temperatura constante, el volumen de un gas varia directamentecon el nmero de moles
V1 = V2n1 n2
n = masa = mmasa molecular M
Nmerode moles
Volumen
Nmerode moles
Volumen
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Si 2.25 L de un gas contienen 0.52 mol. Si aumentamos la cantidad de gas hasta0.85 mol, cul ser el nuevo volumen del gas? (La temperatura y presin semantienen constantes)
Solucin:Datos:V1 = 2.25 litrosV2 =Xn1 = 0.52 molesN2 = 0.85 moles
Sustituimos los datos en la ecuacin:
V1 = V2n1 n2
2.25 litros = V2
0.52 moles 0.85 moles
(2.25 litros) (0.85moles) = (V2) (0.52 moles)
Despejamos V2 = 3.68 litros
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PV=nRT
R = PV = 1 atmsfera x 22.4 litros = 0.082 atmsferas x litronT 1mol x 273.16 K mol x K
1 mol de cualquier gas en C.N.(condiciones normales) ocupa unvolumen de 22.4 litros.
C.NPresin = 1 atmsfera
Temperatura = 0C = 273.16 K 15
P
V
nR
T
La ecuacin que describe la relacin entre la presin, el volumen,la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:
R es una constante que se obtiene al someter a un mol de gas a condiciones normales
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Si n (nmero de moles) se define como la relacin entre la masa en gramos y lamasa molecular tenemos:
PV=nRT PV=m RTM
PM=m RTV
Si densidad = mV
PM= RT = PM
RT
P1V1=P2V2V1 = V2
T1 T2
P1 = P2
T1 T2
V1 = V2
n1 n2
PV=nRT
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Cul es el volumen que ocuparan 1.32 moles de un gas ideal a una Presin de 1258mmHg y 252 F?
Solucin:
Datos:P = 1258 mmHg = 1.69 atmsferasV = X litrosn = 1.32 molesR = 0.082 (atm x litro/mol x K)T= 252 F = 122.2 C = 395.36 K
Sustituimos los datos en la ecuacin:
PV=nRT
Despejamos V
V = nRT V = 1.32 moles x0.082 (atm x litro/mol x K)395.36 KP 1.69 atm
V = 25.31 litros
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Calcular la densidad del metano(CH4) a una presin de 1.2 atmsferas y 25C
Solucin:Datos:P = 1.2atmsferasR = 0.082 atm x litro/mol x KT= 25C = 298 KM= CH4 = 16 g/mol
Sustituimos los datos en la ecuacin:
= PMRT
=
PM
= 1.2 atm x (16 g/mol)RT 0.082 (atm x litro/mol x K) 298 K
= 0.786 g/litro
8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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En un volumen definido la presin parcial de una mezcla gaseosa esigual a la suma de las presiones parciales de los gases que la componen
Presiones parciales
Fracciones molares
X= fraccin molar 19
PT = Pa + Pb + Pc + + P i
Pa=Xa PT Pb=Xb PT Pc=Xc PT Pi=Xi PT
Xa = nanT
Xb = nbnT
Xc = ncnT
Xi = ninT
PTPa
Pb Pc
Pi
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Presin gas seco = Presin gas hmedo Presin vapor H2O (% saturacin)
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PresinGasSeco
PresinVaporagua
Presingas
hmedo
Al recoger gases sobre agua, la presin del vapor de agua influye sobre la presindel gas, transformndolo en un gas hmedo, por lo que se debe realizar una
correccin de presin segn la siguiente ecuacin
Se debe recordar que las presiones deben ser de gases secos por lo que:
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Una muestra de 500 litros de aire seco a 20C y 750 torr de presin se hace burbujear lentamente atravs de agua a 25C y se recoge en un gasmetro cerrado con agua. La presin del gas recogido es
de 750 torr.Cul es volumen del gas hmedo si la presin del vapor de agua a 25C es 23,8 torr.
Aire Seco:V = 500 litrosT = 20C =293.16 KP = 750 torr = 0.987 atm.
Aire Hmedo:P = 750 torr = 0.987 atm.
P vapor agua= 23.8 torr = 0.0313 atm.T = 25C = 298.16 KV =X
P1 V1 = P2V2T1 T2
Presin gas seco = Presin gas hmedo Presin vapor H2O (% saturacin)
0.987 atm x 500 litros = (0.987-0.0313)atm x V2293.16 K 298.16 K
V2 = 516.20 litros
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La presin de vapor de agua
es funcin de la temperatura
8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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Presiones parciales
Fracciones molares
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VT = Va + Vb + Vc + + Vi
Pa=Xva PT Pb=Xvb PT Pc=Xvc PT Pi=Xvi PT
Xva = nanT
Xvb = nbnT
Xvc = ncnT
Xvi = ninT
El volumen de una mezcla gaseosa es igual a la suma de los volmenesde cada gas, medidos a la misma presin y temperatura de dicha mezcla
Xv = fraccin en volumen
VT
Va Vb Vc Vi
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Se prepara una mezcla de 200 ml de un gas A y 800 ml de un gas B a presin y temperaturaconstante. La presin atmosfrica es de 765 mmHg. Calcular la presin parcial de cada gas.
VA = 200 ml.VB = 800 ml.
PT = 765 mmHg.
VA = VA = 200 ml = 0.2VT (200+800) ml
VB = VB = 800 ml = 0.8VT (200+800) ml
PT = PA + PB =765 mmHg
PA=VA x PT =0.2x 765 =153 mmHg
PB=VB x PT =0.8x 765 =612 mmHg
8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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1
2
2
1
molecularpeso
molecularpeso
efusinV
efusinV
=
Las velocidades de efusin de los gases son inversamente proporcionales a lasraces cuadradas de sus respectivas densidades (P y T = constantes)
1
2
2
1
densidad
densidad
efusinV
efusinV
=
24
Velocidad deefusin
(densidad)1/2
Velocidad deefusin
(masamolecular)1/2
V efusin 1 = (2)1/2 = (M2)1/2
V efusin 2 (1)1/2 (M1)
1/2
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Efusin es el flujo de partculas de gas a travs de orificios estrechos o poros.La efusin describe el flujo de un gas desde una regin de alta presin a una baja presin a travs
de un orificio pequeo o una abertura
DIFUSIN
GAS 1 GAS 2
GAS VACIO
EFUSIN
Difusin es el proceso por el cual una sustancia se distribuye uniformementeen el espacio que la encierra o en el medio en que se encuentra.
V efusin = moles/unidad de tiempo
8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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Tres globos iguales se llenaron respectivamente de O2,CO2 y Cl2 bajo condiciones normales. En 10 horasse escapo la mitad del CO2 Qu cantidad de cada uno de los 3 gases escapo durante el mismo periodode tiempo?
Tomando en cuenta que se tiene una mol de cualquier gas en condiciones normales ocupa el mismo
volumen y si se escapa la mitad del CO2 (0.5 moles )tenemos:
V efusin CO2 = (MO2)1/2
V efusin O2 (MCO2)
V efusin CO2 = (32 g/mol)1/2
V efusin O2 (44 g g/mol)
efusin CO2 = 0.853V efusin O2
0.5 moles = 0.853V efusin O2
efusin O2 =0.586 moles en 10 horas
Efusin
CO2
O2
Cl2
V efusin = moles/unidad de tiempo
8/6/2019 (1)Estado gaseoso
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27
V efusin CO2 = (MCl2)1/2
V efusin Cl2 (MCO2)
V efusin CO2 = (71 g/mol)1/2
V efusin Cl2 (44 g/mol)
V efusin CO2 = 1.27V efusin Cl2
0.5 moles = 1.27V efusin Cl2
V efusin O2 =0.394 moles en 10 horas
CO2
0.5 moles
10 horas
O2
0.6 moles
10 horas
Cl2
0.4 moles
10 horas
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