Química Unidad 9: Las leyes del gas.

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1 Química Unidad 9: Las leyes del gas

2 Cantidades de rastro de:
La atmósfera   “océano” de gases mezclado junto Composición nitrógeno (N2) el ~78% oxígeno (O2) el ~21% argón (Ar) el ~1% Cantidades de rastro de: dióxido de carbono (CO2)… ~0.04% Él, Ne, Rn, TAN2, CH4, NxOx, etc. vapor de agua (H2O) ~0.1%

3 CFCs Agotamiento de la capa de ozono
O3 el agotamiento es causado por los clorofluorocarbonos (CFCs). Ozono (O3) en atmósfera superior bloquea la luz (UV) ultravioleta de Sun. Cáncer y cataratas ULTRAVIOLETA de piel de las causas. Aplicaciones para los CFCs: -- prohibido en los E.E.U.U. en 1996 CFCs refrigerantes propulsores del aerosol O3 se llena con cada huelga del relámpago.

4 El efecto de invernadero
Sobre contacto con los objetos, algo de la energía de luz se lanza      como calor. Alta energía, cortocircuito la luz del l pasa fácilmente a través de la atmósfera. CO2 MOLÉCULAS Una energía más baja, una luz más larga del les bloqueado por el CO2 y CH4; la energía no se escapa en espacio; la atmósfera calienta para arriba. La energía de Sun tiene las longitudes de onda cortas (ls) y alta energía. CO2 y metano (CH4) dejar esta luz adentro. La luz reflejada tiene más de largo ls y menos energía. CO2 y CH4 (“gases de efecto invernadero ") prevenir luz reflejada del escape, así calentando la atmósfera.

5 Porqué más CO2 en atmósfera
¿ahora que hace 500 años? ___________ del ________________ quema de combustibles fósiles tala de árboles -- carbón -- urbanización irregular -- petróleo -- fauna áreas -- gas natural -- madera -- selvas tropicales * El burning del etanol no retardará efecto de invernadero.

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

7 La teoría molecular cinética (KMT) --
explica porqué los gases se comportan como hacen -- 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 … tener una energía cinética media (KE) que sea proporcional al temp absoluto. del gas (es decir, temp de Kelvin.) como Temp. , KE

8 Teoría “trabajos,” excepto en altas presiones y temps bajos.
(fuerzas atractivas hacer significativo) N2 puede ser bombeada en neumáticos para aumentar vida del neumático KMT “trabaja” nitrógeno líquido (N2); el gas condensa en un líquido en - 196oC Comienzo de KMT a analizar líquido N2 H2O congela cuerpo temp. H2O ebulliciones - 196oC 0oC 37oC 100oC

9 Dos gases w/same # de partículas y en iguales
** 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 v2). KE1  = ½ m1 v1 iguales temp. 2 KE2  = ½ m2 v2 2 Para guardar a la misma KE, como m, v debe O como m, v debe. Partículas más masivas del gas es el _____ que menos gas masivo partículas (en promedio). más lento

10 Distribución de la Partícula-Velocidad (varios gases, el mismo T y P)
H2 Distribución de la Partícula-Velocidad (varios gases, el mismo T y P) N2 CO2 CO2 (44 g/mol) partículas # de N2 (28 g/mol) H2 (2 g/mol) (LENTO) Velocidad de partículas (m/s) (RÁPIDO)

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

12 debe estar en el mismo temp.
Ley de Graham Considerar dos gases en el mismo temp. Gas 1: KE1 = ½ m1 v12 Gas 2: KE2 = ½ m2 v22 Desde temp. es igual, entonces… KE1 = KE2 ½ m1 v12 = ½ m2 v22 m1 v12 = m2 v22 Dividir ambos lados por m1 v22… 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 más masivo = retardarse;
difusión: efusión: movimiento de la partícula de colmo a bajo conc. difusión del gas partículas a través una abertura MOVIMIENTO NETO MOVIMIENTO NETO Para los gases, índices de difusión y la efusión obedece la ley de Graham: más masivo = retardarse; menos masivo = rápido

14 En avg., el dióxido de carbono viaja en 410 m/s en 25oC.
(CO2) En avg., el dióxido de carbono viaja en 410 m/s en 25oC. Avg del hallazgo. velocidad de la clorina en 25oC. (Cl2) inaplicable, tan de largo como ellos son iguales = 320 m/s ** Indirecta: Poner lo que usted está mirando      para en el numerador. (la álgebra es más fácil)

15 Él Ne AR Kr Xe Rn (F2) milímetro = 38 g/mol
4.003 Ne 10 20.180 AR 18 39.948 Kr 36 83.80 Xe 54 131.29 Rn 86 (222) 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? = 82.9 g/mol la mejor conjetura = Kr

16 CH4 ¿mueve 1.58 veces más rápidamente que que gas noble?
milímetro = 16 g/mol Él 2 4.003 Ne 10 20.180 AR 18 39.948 Kr 36 83.80 Xe 54 131.29 Rn 86 (222) Ne2 ¿o AR? = 39.9 g/mol “AR?” AR ¡“Aahhrrrr! ¡Buckets sangre de o'! Limpiar a de decks, perros del escorbuto de YE!”

17 recorridos más rápidamente
Ácido clorhídrico y NH3 se lanzan en la misma hora de extremos contrarios del tubo horizontal de 1.20 m. ¿Dónde los gases se encuentran? Ácido clorhídrico NH3 A B C milímetro = 36.5 g/mol milímetro = 17 g/mol más masivo menos masivo viaja más lento recorridos más rápidamente A

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

19 En el nivel del mar, la presión de aire es presión estándar:
1 atmósfera = kPa = 760 milímetros hectogramo = 14.7 lb/in2 Fuerza del hallazgo de la presión de aire actuación en un béisbol encerado del campo… 100 pies. 2 A = pies.pie A = pies2 = 1.44 x 106 en2 F = P A = 14.7 lb/in2 (1.44 x 106 en2) = 2 x 107 libra. F = 2 x 107 libra. = toneladas Llave: Los gases ejercen la presión en todas las direcciones.

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

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

22 azotea en huracán RÁPIDO P BAJO LENTO ALTO P

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

24 cortina de ducha del arrastramiento
FRÍO CALIENTE LENTO RÁPIDO ALTO P P BAJO

25 ventanas y fuertes vientos EDIFICIO ALTO RÁPIDO P BAJO LENTO ventanas explosión hacia fuera ALTO P

26 Presión y temperatura STP (temperatura estándar y presión) presión estándar de la temperatura estándar 0oC 273 K 1 atmósfera kPa 101.3 760 milímetros hectogramo Ecuaciones/factores de conversión: K = oC + 273 1 atmósfera = kPa = 760 milímetros hectogramo

27 1 atmósfera = kPa 101.3 = 760 milímetros hectogramo
K = oC + 273 1 atmósfera = kPa = 760 milímetros hectogramo Convertido 25oC a Kelvin. K = oC + 273 = = 298 K ¿Cuánto el kPa es 1.37 atmósferas? 1.37 atmósferas = kPa 138.8 ¿Cuánto milímetro hectogramo es el kPa 231.5? kPa 231.5 = 1737 milímetros hectogramo

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

29 233 milímetros hectogramo
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. S Atmósfera X kPa 96.5 233 milímetros hectogramo B PEQUEÑO + ALTURA = GRANDE kPa 96.5 + 233 milímetros hectogramo = Atmósfera X 0.953 atmósferas + 0.307 atmósferas = 1.26 atmósferas

30 n = # de topos del gas (mol)
La ley de gas ideal P V = n R T P = pres. (en kPa) T = temp. (en K) V = vol. (en L o el dm3) n = # de topos del gas (mol) R = constante de gas universal = L-kPa/mol-k oxígeno de 32 g en 0oC está debajo del kPa de la presión. Volumen de muestra del hallazgo. T = 0oC = 273 K P V = n R T P = 22.4 L

31 0.25 dióxidos de carbono de g llenan 350 ml
envase en 127oC. Presión del hallazgo en el milímetro hectogramo. T = 127oC = 400 K P V = n R T V V = L = 54.0 kPa kPa 54.0 = 405 milímetros hectogramo

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

33 P, V, relaciones de T (cont.)
En V constante, como gas T, su _ de P. 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. 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 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 P1V1 = P2V2 110 (4.2) = P2(11.3) 11.3 P2 = 40.9 kPa

36 423 K Temp original. y los vol. del gas son 150oC y 300 dm3. El vol. final es 100 dm3. Encontrar a temp final. en oC, asumiendo presión constante. 300 (T2) = 423 (100) 300 T2 = 141 K T2 = - 132oC

37 Una muestra de metano ocupa 126 cm3 en - 75oC
198 K Una muestra de metano ocupa 126 cm3 en - 75oC y 985 milímetros hectogramo. Encontrar su vol. en STP. 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. 985 (126) (273) = 198 (760) (V2) 198 (760) V2 = 225 cm3

38 Fórmula de la densidad para cualquie sustancia:
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/cm3 en - 18oC y 812 milímetros hectogramo. Densidad del hallazgo en 113oC y 548 milímetros hectogramo. 255 K 386 K 812 548 = 255 (0.0021) 386 (D2) 812 (386) (D2) = 255 (0.0021) (548) 812 (386) 812 (386) D2 = 9.4 x 10- 4 g/cm3

40 Un gas tiene densidad 0.87 g/l en 30oC y kPa 131.2.
Densidad del hallazgo en STP. 303 K 131.2 101.3 = 303 (0.87) 273 (D2) 131.2 (273) (D2) = 303 (0.87) (101.3) 131.2 (273) 131.2 (273) D2 = 0.75 g/cm3 Densidad del hallazgo del argón en STP.

41 Densidad del hallazgo del dióxido de nitrógeno
en 75oC y atmósferas. NO2 348 K D de STP… 1 0.805 = 273 (2.05) 348 (D2) NO2 participa en reacciones ese resultado en la niebla con humo (sobre todo O3) 1 (348) (D2) = 273 (2.05) (0.805) 1 (348) 1 (348) D2 = 1.29 g/l

42 Un gas tiene la masa 154 g y densidad 1.25 g/l en 53oC
y 0.85 atmósferas. Lo hace qué vol. ¿la muestra ocupa en STP? 326 K Hallazgo STP… 0.85 1 = 326 (1.25) 273 (D2) 0.85 (273) (D2) = 326 (1.25) (1) D2 = g/l 0.85 (273) 0.85 (273) Hallazgo vol. cuando el gas tiene esa densidad. = 87.7 L

43 Ley de Dalton de la presión parcial
John Dalton ( ) 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. Puesto que el aire es el ~80% N2, (es decir, 8 fuera de topos de cada 10 aire-gases es un topo de N2), entonces la presión parcial de N2 explica el ~80% de la presión de aire total. En el nivel del mar, donde kPa de P ~100, N2 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 PZ  = PA, Z  + PB, Z  +  …

45 Presión total es 780 milímetros hectogramo
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. PÉl = 20/26 del total 80 g él = 20 mol él Total: 26 mol PNe = 4/26 del total Ne de 80 g = 4 mol de Ne PAR = 2/26 del total 80 g AR = 2 mol de AR PÉl = 600 milímetros hectogramo PNe = 120 milímetros hectogramo PAR  = 60 milímetros hectogramo Presión total es 780 milímetros hectogramo

46 PRESIÓN TOTAL EN EL ENVASE PASADO
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. A B Z 1.0 L 1.0 L 2.0 L 2.0 atmósferas 4.0 atmósferas PRESIONES EN ORIG. ENVASES VOLÚMENES DE ORIG. ENVASES VOLUMEN DEL FINAL ENVASE PARCIAL PRESIONES ADENTRO ENVASE FINAL PX VX VZ PX, Z A B = 2.0 atmósferas 1.0 L 1.0 atmósferas 2.0 L 4.0 atmósferas 1.0 L 2.0 atmósferas 3.0 atmósferas PRESIÓN TOTAL EN EL ENVASE PASADO

47 Encontrar la presión total de la mezcla en el Z.
B  Z C  1.3 L L 3.8 L 2.3 L 3.2 atmósferas 2.7 de la atmósfera 1.4 atmósfera x atmósfera PX VX VZ PX, Z A B C = 3.2 atmósferas 1.3 L 1.81 atmósferas 1.4 atmósferas 2.6 L 2.3 L 1.58 atmósferas 2.7 atmósferas 3.8 L 4.46 atmósferas 7.85 atmósferas

48 Zn (s) + 2  ZnCl del ácido clorhídrico (aq)2 (aq) + H2 (G)
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.= 88oC. Zn (s) + 2  ZnCl del ácido clorhídrico (aq)2 (aq) + H2 (G) exceso V del Zn de g = X L H2 P = kPa 107.3 T = 88oC ¡No en STP! Zn H2 361 K Zn de 38.2 g = mol de H2 P V = n R T = 16.3 L

49 Qué magnesio sólido total es el req' d a reaccionar w/250 ml
dióxido de carbono en 1.5 atmósferas y 77oC para producir el sólido ¿óxido de magnesio y carbón sólido? 2 magnesio (s) + CO2 MgO del  2 del (G) (s) + C (s) Magnesio de X g V = 250 ml 0.25 L P = 1.5 atmósferas kPa T = 77oC 350 K CO2 Magnesio P V = n R T = mol de CO2 0.013 mol de CO2 = 0.63 magnesios de g

50 -- una medida de la tendencia para las partículas líquidas
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 “pegajoso” menos probablemente a vaporizarse En general: V.p BAJO. no muy “pegajoso” más probablemente a vaporizarse En general: ALTO v.p.

51 NO todos los líquidos tienen mismo v.p en el mismo temp.
 100 CLOROFORMO  80 PRESIÓN  (kPa)  60 ETANOL  40 AGUA  20 20 40 60 80  100 TEMPERATURA (oC) las sustancias del __________ se evaporan fácilmente (tener alto v.p. ' s). Volátil  EBULLICIÓN presión de vapor = presión que confina (generalmente de atmósfera)

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

53 P T V h h

54 h h