GASES (Clase 3) 3 UNIDAD Elaborado por: Lcda. Brimar Espinoza UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE QUÍMICA GASES (Clase 3) UNIDAD 3 Elaborado por: Lcda. Brimar Espinoza Puerto Ordaz, enero 2014

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 2 GASES TEMAS: UNIDAD 3 1. Ley combinada de los gases. 2. Gases ideales. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 2

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 3 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) INDICE LEY COMBINADA DE LOS GASES GASES IDEALES Definición de los gases ideales Ecuación de estado Teoría cinética molecular de los gases Lcda. Brimar Espinoza (2014) 3

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 4 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) PRE- REQUISITOS Reconocer las variables termodinámicas que afectan el comportamiento de los gases. Conocer la teoría de las leyes establecidas para los gases. Dominar las operaciones básicas de matemática. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 4

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 5 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) COMPETENCIAS Deduce la ley combinada de los gases. Define el gas ideal. Interpreta el comportamiento de los gases ideales. Deduce la ecuaciones de estado. Conoce a que se denomina condiciones normales para un gas. Resuelve problemas de gases ideales. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 5

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 6 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) MATERIALES Lápiz y papel. Guías entregadas por el profesor. Apuntes personales. Textos sobre el tema a tratar. Plataforma Virtual. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 6

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 7 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) INTRODUCCIÓN Puerto Ordaz Las leyes de Boyle, Charles y de Gay-Lussac sobre el comportamiento de los GASES, aunque son aplicables dentro de una buena aproximación a los GASES existentes en la naturaleza, son más imprecisas cuanto mayor es la densidad, la presión o la temperatura del GAS. Por ello los GASES que cumplen con exactitud dichas leyes físicas se denominan GASES IDEALES. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 7

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 8 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) LEY COMBINADA Puerto Ordaz Variables termodinámicas que definen el comportamiento de los GASES . P PRESIÓN V VOLUMEN T TEMPERATURA Variables que rigen las leyes de los GASES. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 8

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 9 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) Es posible combinar las leyes de los gases en una sola ecuación sencilla si la temperatura se expresa en la escala absoluta o kelvin. Observe que Charles relaciona el volumen y la temperatura, cuando la presión permanece constante. El primer estudio lo realizó Boyle, cuando relacionó la presión y el volumen a una temperatura constante. Charles V T De la relación de estas 3 leyes de obtienes la Ley combinada de los GASES. Gay-Lussac LEY COMBINADA La ultima relación la realizó Gay-Lussac y estableció una relación entre la presión y la temperatura a volumen constante. Boyle P INDICE Lcda. Brimar Espinoza (2014) 9

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 10 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) GASES IDEALES Puerto Ordaz Es un GAS hipotético cuyo comportamiento de presión, volumen y temperatura se puede describir completamente por la ecuación del gas ideal. Además, teoricamente es un compuesto formado por un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interaccionan entre sí. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 10

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 11 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) GASES IDEALES Resumiendo las leyes de los gases que se han analizado hasta el momento: Se puede deducir una ley mas general para los GASES. Ley de Boyle : V  1/P Ley de Charles: V  T Ley de Gay-Lussac: P  T Para eliminar el símbolo de proporcionalidad, introducimos una constante R . Ahora nos queda: Reacomodando, témenos esta relación en su forma más conocida PV = nRT INDICE Lcda. Brimar Espinoza (2014) 11

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 12 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) GASES IDEALES Esta ecuación se conoce como la ecuación del gas ideal. PV = nRT DONDE R = constante de proporcionalidad ( l x Atm/K x mol) P = Presión (atm) V = volumen (l) T = temperatura (K) n = cantidad del gas en moles Antes de aplicar la ecuación del gas ideal a un sistema real, se debe evaluar R, la constante de los GASES. A 0ºC (273 K) y una atmosfera (1 atm) de presión, muchos gases se comportan como un gas ideal. En los experimentos se demuestran que en estas condiciones, 1 mol de gas ideal ocupa un volumen de 22,414 l, que es un poco mayor al volumen de una pelota de basquetbol. Las condiciones de 0ºC y 1 atm se denominan temperatura y presión estándar, (TPE) o Condiciones normales. INDICE Lcda. Brimar Espinoza (2014) 12

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 13 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) EJERCICIO El carbonato de calcio (CaCO3(s)), se descompone al calentarse para dar CaO(s) y CO2 (g). Se descompone una muestra de CaCO3 y el dióxido de carbono se capta en un matraz de 250 ml. Una vez que la descomposición ha llegado a su final, el gas tiene una presión de 1,3 atm y una temperatura de 31 ºC. ¿Cuántas moléculas de CO2 gaseoso se generaron? Para realizar el ejercicio, se debe analizar la información suministrada, que por efectos prácticos se llamaran datos Datos VCO2 = 250 ml x 10-3 l = 250x10-3l P = 1,3 atm T = 31ºC + 273 = 304K n =? Recuerde hacer las transformaciones de las unidades, donde sea necesario. Ecuación PV=nRT (1) Debido a que la incógnita es la cantidad de moléculas , la despejamos de ecuación 1. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 13

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 14 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) Sustituyendo los datos, una vez transformado a las unidades correspondiente, queda que. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 14

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 15 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) ACTIVIDAD El hexafluoruro de asufre (SF6) Es un gas incoloro, inodoro y muy reactivo. Calcule la presión (en atmofera ejecida por 1,82 moles del gas en un recipiente de acero de 5430 ml de volumen a 69, 5 ºC. (R: 9,42 atm). . b) Calcule el volumen en ( L ) ocupado por 2,12 moles de oxido nítrico (NO) a 6,54 atm y 76 ºC. c) Calcule el volumen en (ml) que ocupa 7,40 g de CO2 a TPE. d) ¿Cuál es el volumen (en litros) que ocupa 49,8 g de HCl a TPE.   Lcda. Brimar Espinoza (2014) 15

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 16 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) TEORÍA CINÉTICA - MOLECULAR DE LOS GASES La teoría cinético-molecular de los GASES fue desarrollada por Boltmann y Maxwell, el cual explica satisfactoriamente el comportamiento de los gases ideales a partir de las siguientes hipótesis: 1. Un gas está compuesto de un gran número de partículas pequeñas ( moléculas) de tamaño despreciable frente a las distancias entre ellas . 2. Las moléculas se mueven en movimiento rectilíneo, rápidos, constante y causal. Las moléculas chocan entre si y con las paredes en choques elásticos (es decir, no hay fuerzas de atracción o repulsión entre las moléculas, ni entre estas y el recipiente, diferentes a las del choque). 3. Cada molécula tiene una energía cinética (velocidad) propia que no tiene que ser igual a la de las restantes moléculas, pero la energía cinética promedio de todas las moléculas es proporcional a la temperatura absoluta (observe la figura 1). La temperatura es una consecuencia del movimiento molecular. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 16

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 17 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) Figura 1. Distribución de las energías cinéticas de las moléculas de un gas, según la teoría cinético-molecular. Las energías cinéticas promedio se indican mediante líneas de trazos. Conforme aumenta la temperatura, la energía cinética promedio de las moléculas aumenta. A cualquier temperatura, una porción de las moléculas puede tener velocidad muy altas. Según este modelo, la presión es el resultado de las colisiones de las moléculas con las paredes del recipiente, a las que transfieren cantidad de movimiento INDICE Lcda. Brimar Espinoza (2014) 17

ORIENTACION PARA EL ESTUDIO Lcda. Brimar Espinoza (2014) 18 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) ORIENTACION PARA EL ESTUDIO A continuación les invito a observar la siguiente micro clase el cual le permitirá aclara y despejar alguna dura del tema dado. http://ntic.educacion.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2003/gases/ Lcda. Brimar Espinoza (2014) 18

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Lcda. Brimar Espinoza (2014) 19 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Chang, R. (1999). Química General. México, D.F. Editorial McGraw Hill interamericana S.A. P: 154-191. Navarro, C. (2008). Química I. Primera edición. Editorial Santillana. Venezuela. P:234-240. Atkins, P. y Jones, L. (2006). Principios de Química. Editorial Panamericana. P:156- 180. Lcda. Brimar Espinoza (2014) 19

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 20 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) FIN DE LA CLASE 1 Lcda. Brimar Espinoza (2014) 20

Lcda. Brimar Espinoza (2014) 21 QUÍMICA UNIDAD 3: GASES (CLASE 1) DATOS DE INTERES En caso de dudas o alguna pregunta que desee plantearme puede hacerlo por medio de los siguientes correos electrónicos: biriespinoza@gmail.com brimar_es@hotmail.con También puede ubicarme a través de los siguientes números: 0412-1904260 0426-8861606 Las consulta serán los días Martes y Jueves Hora: Lugar: Lcda. Brimar Espinoza (2014) 21