Gases 3.1 Estados de la materia. 3.2 Presión de un gas. 3.3 Leyes de los gases ideales. 3.4 Mezclas de gases ideales. Ley de Dalton. 3.5 Difusión y efusión. 3.6 Gases reales.

¿Cuáles son las ideas principales? Todos los gases se comportan de manera similar, de modo que el mismo conjunto de ecuaciones puede ser usado para predecir su comportamiento. ¿Por qué necesitamos conocer esto? Los gases son el estado más simple de la materia y, por tanto, las relaciones entre las propiedades microscópicas (átomos y moléculas) y macroscópicas de una masa gaseosa son relativamente fáciles de identificar. A lo largo del curso utilizaremos los gases y sus propiedades en una gran variedad de reacciones químicas. ¿Qué conocimientos previos necesitamos? Necesitamos estar familiarizados con el SI de unidades y con el manejo de las relaciones estequiométricas.

Estados de la materia

Presión barométrica Presión atmosférica estándar 1,00 atm 760 mm Hg, 760 torr 101,325 kPa 1,01325 bar 1013,25 mbar

Ley de Avogadro A una temperatura y presión dadas: V  n o V = k1 · n En condiciones normales: 1 mol de gas = 22,4 L de gas

Las leyes de los gases ideales V = k2 P Ley de Boyle (1662) PV = constante (k2) para n y T constantes

Ley de Charles Charles (1787) V  T Gay-Lussac (1802) V = k3 T para n y P constantes

Combinación de las leyes de los gases: ecuación de los gases ideales Ley de Boyle V  1/P Ley de Charles V  T Ley de Avogadro V  n V  nT P PV = nRT

PV = nRT Constante de los gases R = PV nT = 0,082057 atm L mol-1 K-1 = 8,3145 J mol-1 K-1 = 8,3145 m3 Pa mol-1 K-1 = 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1

Aplicaciones de la ecuación de los gases ideales

Determinación de la masa molar y n = m M PV = nRT PV = m M RT M = m PV RT

Densidades de los gases m m PV = nRT y d = , n = V M PV = m M RT MP RT V m = d =

Ley de Dalton de las presiones parciales Las leyes de los gases se aplican a las mezclas de gases. Presión parcial: Cada componente de una mezcla de gases ejerce una presión igual a la que ejercería si estuviese él sólo en el recipiente.

Presión parcial Ptot = PA + PB + PC + …

Para un gas húmedo: PT = Pgas seco + Pvapor de agua ni ntot = i Recuerde: Para un gas húmedo: PT = Pgas seco + Pvapor de agua

Difusión Efusión

Gases reales Factor de compresibilidad: PV/nRT = 1. Se producen desviaciones para los gases reales. PV/nRT > 1 – el volumen molecular es significativo. PV/nRT < 1 – fuerzas intermoleculares de atracción.

Ecuación de Van der Waals Pideal = Preal + V2 (Preal + an2/V2) (V – nb) = nRT Videal = V - nb

Habilidades que debería dominar. ｷ Conocer y aplicar las leyes de los gases ideales a la resolución de problemas numéricos. ｷ Calcular las presiones parciales de los gases integrantes de una mezcla y la presión total de la misma. ｷ Conocer y aplicar la ley de Graham para determinar las velocidades relativas de efusión y difusión de los gases. ｷ Explicar cómo los gases reales difieren de los gases ideales. ｷ Usar la ecuación de Van der Waals para estimar la presión de un gas real.