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Unidad 9: Las leyes del gas Química. el ~78% La atmósfera océano de gases mezclado junto Composición nitrógeno (N 2 ).............. oxígeno (O 2 )...............

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1 Unidad 9: Las leyes del gas Química

2 el ~78% La atmósfera océano de gases mezclado junto Composición nitrógeno (N 2 ) oxígeno (O 2 ) argón (Ar) dióxido de carbono (CO 2 )… vapor de agua (H 2 O) Cantidades de rastro de: el ~21% el ~1% ~0.04% ~0.1% Él, Ne, Rn, TAN 2, CH 4, N x O x, etc.

3 Agotamiento de la capa de ozono O 3 el agotamiento es causado por los clorofluorocarbonos (CFCs). Aplicaciones para los CFCs: refrigerantes Ozono (O 3 ) en atmósfera superior bloquea la luz (UV) ultravioleta de Sun. Cáncer y cataratas ULTRAVIOLETA de piel de las causas. O 3 se llena con cada huelga del relámpago. propulsores del aerosol -- prohibido en los E.E.U.U. en 1996 CFCs

4 El efecto de invernadero CO 2 MOLÉCULAS Sobre contacto con los objetos, algo de la energía de luz se lanza como calor. Una energía más baja, una luz más larga del es bloqueado por el CO 2 y CH 4 ; la energía no se escapa en espacio; la atmósfera calienta para arriba. Alta energía, cortocircuito la luz del pasa fácilmente a través de la atmósfera. La energía de Sun tiene las longitudes de onda cortas ( ) y alta energía. CO 2 y metano (CH 4 ) dejar esta luz adentro. La luz reflejada tiene más de largo y menos energía. CO 2 y CH 4 ( gases de efecto invernadero ") prevenir luz reflejada del escape, así calentando la atmósfera.

5 Porqué más CO 2 en atmósfera ¿ ahora que hace 500 años? ___________ del ________________ -- quema de combustibles fósilestala de árboles urbanización irregular fauna áreas selvas tropicales carbón petróleo gas natural madera * El burning del etanol no retardará efecto de invernadero.

6 ¿ Qué podemos hacer? 1. Reducir la consumición de combustibles fósiles. En el país: En el camino: 2. Organizaciones ambientales de la ayuda. 3. Confiar en fuentes de energía alternas. aislar a casa; funcionar con el lavaplatos lleno; evitar a temp. extremos (aire/acondicionado y horno); lavar la ropa en se calientan, no caliente bike en vez de la impulsión; carpool; vehículos económicos de energía solar, energía eólica, energía hidroeléctrica

7 La teoría molecular cinética (KMT) repartos con las partículas ideales del gas… 1.… ser tan pequeño que son asumido para tener volumen cero 2.… estar en el movimiento constante, rectilíneo 3.… colisiones elásticos de la experiencia en las cuales no se pierde ninguna energía 4.… no tener ninguna fuerza atractiva o repulsiva hacia 5.… tener una energía cinética media (KE) que sea proporcional al temp absoluto. del gas (es decir, temp de Kelvin.) explica porqué los gases se comportan como hacen como Temp., KE

8 Teoría trabajos, excepto en altas presiones y temps bajos. (fuerzas atractivas hacer significativo) N 2 puede ser bombeada en neumáticos para aumentar vida del neumático KMT trabaja nitrógeno líquido (N 2 ); el gas condensa en un líquido en o C Comienzo de KMT a analizar o C H 2 O congela 37 o C100 o C0oC0oC H 2 O ebulliciones cuerpo temp. líquido N 2

9 ** Dos gases w/same # de partículas y en iguales temp. y la presión tiene la misma energía cinética. KE se relaciona con la masa y la velocidad (KE = el ½ m v 2 ). Partículas más masivas del gas es el _____ que menos gas masivo partículas (en promedio). = ½ m1m1 m2m2 v1v1 v2v2 KE 1 KE iguales temp. Para guardar a la misma KE, como m, v debe O como m, v debe. más lento

10 (2 g/mol) Distribución de la Partícula- Velocidad (varios gases, el mismo T y P) # de partículas Velocidad de partículas (m/s) (LENTO)(RÁPID O) CO 2 (28 g/mol) N2N2 H2H2 (44 g/mol)CO 2 N2N2 H2H2

11 Distribución de la Partícula- Velocidad (el mismo gas, el mismo P, varia T) # de partículas Velocidad de partículas (m/s) (LENTO)(RÁPID O) O 10 o C O 50 o C O 100 o C O 10 o C O 50 o C O 100 o C

12 Ley de Graham Considerar dos gases en el mismo temp. Gas 1: KE 1 = ½ m 1 v 1 2 Gas 2: KE 2 = ½ m 2 v 2 2 Desde temp. es igual, entonces…KE 1 = KE 2 ½ m 1 v 1 2 = ½ m 2 v 2 2 m 1 v 1 2 = m 2 v 2 2 Dividir ambos lados por m 1 v 2 2 … Tomar sq. rt. de ambos lados para conseguir la ley de Graham: ** Para utilizar la ley de Graham, ambos gases debe estar en el mismo temp.

13 difusión: efusión: movimiento de la partícula de colmo a bajo conc. Para los gases, índices de difusión y la efusión obedece la ley de Graham: difusión del gas partículas a través una abertura MOVIMIENTO NETO más masivo = retardarse; menos masivo = rápido

14 inaplicable, tan de largo como ellos son iguales En avg., el dióxido de carbono viaja en 410 m/s en 25 o C. Avg del hallazgo. velocidad de la clorina en 25 o C. (CO 2 ) (Cl 2 ) = 320 m/s ** Indirecta: Poner lo que usted está mirando para en el numerador. (la álgebra es más fácil)

15 En cierto temp., el gas del flúor viaja en 582 m/s y un gas noble viaja en 394 m/s. ¿ Cuál es el gas noble? Él Ne AR Kr Xe Rn 86 (222) (F 2 )milímetro = 38 g/mol = 82.9 g/mol la mejor conjetura = Kr

16 Él Ne AR Kr Xe Rn 86 (222) milímetro = 16 g/mol = 39.9 g/mol AR CH 4 ¿ mueve 1.58 veces más rápidamente que que gas noble? AR? ¡ Aahhrrrr! ¡ Buckets sangre de o'! Limpiar a de decks, perros del escorbuto de YE! Ne 2 ¿ o AR?

17 milímetro = 36.5 g/mol Ácido clorhídrico y NH 3 se lanzan en la misma hora de extremos contrarios del tubo horizontal de 1.20 m. ¿ Dónde los gases se encuentran? Ácid o clor hídri co NH 3 más masivo viaja más lento milímetro = 17 g/mol menos masivo recorridos más rápidamente ABC A

18 Presión de gas La presión ocurre cuando es una fuerza dispersado sobre una superficie dada. Si F actúa sobre una área extensa… Pero si F actúa sobre una pequeña área… F A = P A P = F (e.g., su peso)

19 = 1.44 x 10 6 en 2 En el nivel del mar, la presión de aire es presión estándar: 1 atmósfera = kPa = 760 milímetros hectogramo = 14.7 lb/in 2 = 2 x 10 7 libra. Fuerza del hallazgo de la presión de aire actuación en un béisbol encerado del campo… 100 pies. 2 F = P A= 14.7 lb/in 2 (1.44 x 10 6 en 2 ) F = 2 x 10 7 libra.= toneladas Llave: Los gases ejercen la presión en todas las direcciones. A = pies 2 A = pies. pie

20 Cambios de la presión atmosférica con altitud: Como altitud, presión. barómetro: dispositivo a la medida presión de aire vacío aire presión mercurio (Hectogr amo)

21 Principio de Bernoulli Para // que viaja flúido a una superficie: LÍQUIDO O GAS -- Líquidos rápidos ejercer la presión del ____ -- Líquidos de movimiento lento ejercer la presión del ____ AYUNAR RETARDA RSE BAJO ALTO ALTO P P BAJO RED FUERZA

22 azotea en huracán LENTO RÁPI DO P BAJO ALTO P

23 ala del aeroplano/propulsor del helicóptero AIRE PARTÍCULAS RÁPIDO LENTO El resultar Fuerzas (BERNOULLI' S PRINCIPIO) (GRAVEDA D) disco volador ALTO P P BAJO P RÁPIDO, BAJO P LENTO, ALTO

24 CORTINA cortina de ducha del arrastramiento ALTO P LENTO FRÍO P BAJO RÁPID O CALIEN TE

25 ventanas y fuertes vientos RÁPI DO LENT O ventanas explosión hacia fuera EDIFICIO ALTO P BAJO ALTO P

26 Presión y temperatura STP (temperatura estándar y presión) presión estándar de la temperatura estándar 0 o C 273 K Ecuaciones/factores de conversión: K = o C atmósfera = kPa = 760 milímetros hectogramo 1 atmósfera kPa milímetros hectogramo

27 = kPa Convertido 25 o C a Kelvin. ¿ Cuánto el kPa es 1.37 atmósferas? K = o C atmósfera = kPa = 760 milímetros hectogramo K = o C + 273= = 298 K 1.37 atmósferas ¿ Cuánto milímetro hectogramo es el kPa 231.5? = 1737 milímetros hectogramo kPa 231.5

28 mide la presión de un gas confinado manómetro: CONFINADO GAS AIRE PRESIÓN Hectogramo de ALTURA DIFERENCIA PEQUEÑO + ALTURA = GRANDE diferencial manómetro los manómetros pueden ser llenados con cualesquiera de varios líquidos

29 La presión atmosférica es el kPa 96.5; la diferencia de la altura del mercurio es 233 milímetros. Gas confinado hallazgo presión, en la atmósfera. Atmós fera X kPa milímetros hectogramo B kPa 96.5 S PEQUEÑO + ALTURA = GRANDE atmósferas0.307 atmósferas+=1.26 atmósferas 233 milímetros hectogramo + Atmósfera X =

30 = 22.4 L La ley de gas ideal P V = n R T P = pres. (en kPa) V = vol. (en L o el dm 3 ) T = temp. (en K) n = # de topos del gas (mol) R = constante de gas universal = L-kPa/mol-k oxígeno de 32 g en 0 o C está debajo del kPa de la presión. Volumen de muestra del hallazgo. P V = n R T T = 0 o C = 273 K PP

31 kPa dióxidos de carbono de g llenan 350 ml envase en 127 o C. Presión del hallazgo en el milímetro hectogramo. = 54.0 P V = n R T T = 127 o C = 400 K VV V = L kPa = 405 milímetros hectogramo

32 P, V, relaciones de T En P constante, como gas T, su _ de V. globo colocado en nitrógeno líquido (T disminuye a partir del 20 o C - a 200 o C)

33 P, V, relaciones de T (cont.) En V constante, como gas T, su _ de P. neumático soplado-hacia fuera del carro

34 P, V, relaciones de T (cont.) En T constante, como P en el gas, su _ de V. Los gases se comportan un poco como gato-en -caja (o pequeño-hermano-en--caja)

35 P 1 V 1 = P 2 V 2 La ley combinada del gas P = pres. (cualquie unidad) 1 = condiciones iniciales V = vol. (cualquie unidad) 2 = condiciones finales T = temp. (k) Un gas tiene vol. 4.2 L en el kPa 110. Si temp. es constante, pres del hallazgo. del gas cuando el vol. cambia a L (4.2) = P 2 (11.3) P 2 = 40.9 kPa 11.3

36 Temp original. y los vol. del gas son 150 o C y 300 dm 3. El vol. final es 100 dm 3. Encontrar a temp final. en o C, asumiendo presión constante. 423 K 300 (T 2 ) = 423 (100) T 2 = 141 K 300 T 2 = o C

37 Una muestra de metano ocupa 126 cm 3 en - 75 o C y 985 milímetros hectogramo. Encontrar su vol. en STP. 198 K 985 (126) (273) = 198 (760) (V 2 ) 198 (760) V 2 = 225cm 3 Los investigadores en U de AK, Fairbanks, dicen el metano ha emergido en el ártico debido a calentamiento del planeta. Este metano podría explicar el hasta 87% de observado punto en metano atmosférico.

38 Densidad de gases Fórmula de la densidad para cualquie sustancia: Para una muestra de gas, la masa es constante, pero pres. y/o temp. vol. del gas de la causa de los cambios al cambio. Así, su densidad cambiará, también. ORIG. Vol. NUEVO VOL. ORIG. Vol. NUEVO VOL. Si V (debido a P o a T), entonces… D Si V (debido a P o a T), entonces… D

39 Densidad de gases Ecuación: ** Como siempre, Los t deben estar en el K. Una muestra de gas tiene densidad g/cm 3 en - 18 o C y 812 milímetros hectogramo. Densidad del hallazgo en 113 o C y 548 milímetros hectogramo. 812 (386) (D 2 ) = 255 (0.0021) (548) 255 K 386 K 812 (0.0021) = (D 2 ) 386 D 2 = 9.4 x g/cm 3 (386) 812 (386) 812

40 Un gas tiene densidad 0.87 g/l en 30 o C y kPa Densidad del hallazgo en STP. 303 K (273) (D 2 ) = 303 (0.87) (101.3) (0.87) = (D 2 ) 273 D 2 = 0.75 g/cm 3 (273) (273) Densidad del hallazgo del argón en STP.

41 Densidad del hallazgo del dióxido de nitrógeno en 75 o C y atmósferas. 348 K NO 2 D de NO STP… 1 (348) (D 2 ) = 273 (2.05) (0.805) 1 (2.05) = (D 2 ) 348 D 2 = 1.29 g/l (348) 1 1 NO 2 participa en reacciones ese resultado en la niebla con humo (sobre todo O 3 )

42 Un gas tiene la masa 154 g y densidad 1.25 g/l en 53 o C y 0.85 atmósferas. Lo hace qué vol. ¿ la muestra ocupa en STP? 326 K Hallazgo STP… 0.85 (273) (D 2 ) = 326 (1.25) (1) 0.85 (1.25) = (D 2 ) 273 D 2 = g/l (273) 0.85 (273) 0.85 Hallazgo vol. cuando el gas tiene esa densidad. = 87.7 L

43 Ley de Dalton de la presión parcial En una mezcla gaseosa, un gas la presión parcial es la el gas ejercería si era por sí mismo en el envase. El cociente de topo en una mezcla de los gases determinan cada gas presión parcial. John Dalton ( ) Puesto que el aire es el ~80% N 2, (es decir, 8 fuera de topos de cada 10 aire-gases es un topo de N 2 ), entonces la presión parcial de N 2 explica el ~80% de la presión de aire total. En el nivel del mar, donde kPa de P ~100, N 2 explica el kPa ~80.

44 Presión total de la mezcla (3.0 mol él y 4.0 mol de Ne) es el kPa Encontrar la presión parcial de cada gas. = kPa 41.7 = kPa 55.7 Ley de Dalton: la presión total ejercida por una mezcla de gases está la suma de todas las presiones parciales P Z = P A, Z + P B, Z + …

45 80.0 g cada uno de él, de Ne, y de AR están en un envase. La presión total es 780 milímetros hectogramo. Encontrar cada gas presión parcial. 80 g él= 20 mol él Ne de 80 g= 4 mol de Ne 80 g AR= 2 mol de AR Total: 26 mol P Él = 20 / 26 del total P Ne = 4 / 26 del total P AR = 2 / 26 del total P Él = 600 milímetros hectogramo P Ne = 120 milímetros hectogramo P AR = 60 milímetros hectogramo Presión total es 780 milímetros hectogramo

46 Dos 1.0 L envases, A y B, contienen los gases debajo 2.0 y 4.0 atmósferas, respectivamente. Ambos gases son forzados en el envase Z ( w /vol. 2.0 L). Encontrar los pres totales. de mezcla en el Z. ABZ PXPX VXVX VZVZ P X, Z A B 2.0 atmósferas 4.0 atmósferas 1.0 L 1.0 L 2.0 L 1.0 atmósferas 2.0 atmósferas = PRESIONES EN ORIG. ENVASES VOLÚMENES DE ORIG. ENVASES VOLUMEN DEL FINAL ENVASE PARCIAL PRESIONES ADENTRO ENVASE FINAL PRESIÓN TOTAL EN EL ENVASE PASADO 3.0 atmósferas 1.0 L 2.0 atmósferas 1.0 L 4.0 atmósferas 2.0 L

47 Encontrar la presión total de la mezcla en el Z. PXPX VXVX VZVZ P X, Z A B C AB ZC 1.3 L 2.6 L 3.8 L 2.3 L 3.2 atmósferas 2.7 de la atmósfera 1.4 atmósfera x atmósfera 3.2 atmósferas1.3 L 2.3 L 1.81 atmósferas 1.4 atmósferas2.6 L1.58 atmósferas 2.7 atmósferas3.8 L4.46 atmósferas 7.85 atmósferas =

48 Estequiometría del gas Encontrar el gas de hidrógeno del vol. hecho cuando el cinc de 38.2 g reacciona ácido hidroclórico de w/excess. kPa Pres.=107.3; temp.= 88 o C. Zn (s) + 2 ZnCl del ácido clorhídrico (aq) 2 (aq) + H 2 (G) exceso V del Zn de 38.2 g = X L H 2 Zn de 38.2 g = mol de H 2 P = kPa T = 88 o C 361 K ¡ No en STP! P V = n R T = 16.3 L ZnH2H2

49 Qué magnesio sólido total es el req' d a reaccionar w /250 ml dióxido de carbono en 1.5 atmósferas y 77 o C para producir el sólido ¿ óxido de magnesio y carbón sólido? 2 magnesio (s) + CO 2 MgO del 2 del (G) (s) + C (s) Magnesio de X g V = 250 ml P = 1.5 atmósferas T = 77 o C mol de CO 2 P V = n R T = 0.63 magnesios de g = mol de CO L kPa K CO 2 Magnesio

50 Presión de vapor -- una medida de la tendencia para las partículas líquidas para incorporar fase de gas en un temp dado. -- una medida de viscosidad de partículas líquidas el uno al otro más pegajo so menos probablement e a vaporizarse En general: V.p BAJO. no muy pegajo so más probablement e a vaporizarse En general: ALTO v.p.

51 NO todos los líquidos tienen mismo v.p en el mismo temp. TEMPERATURA ( o C) PRESIÓN (kPa) CLOROFORMO ETANOL AGUA las sustancias del __________ se evaporan fácilmente (tener alto v.p. ' s). EBULLICIÓN Volátil presión de vapor = presión que confina (generalmente de atmósfera)

52 En el nivel del mar y 20 o C… AGUA PRESIÓN DE AIRE (kPa ~100) ETANOL VAPOR PRES. (kPa ~5) V.P. (kPa ~10) RED PRESIÓN (kPa ~95) RED PRESIÓN (kPa ~90)

53 h h TPV

54 h h


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