7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

1/17

1

Estados de agregacinde la materia

Unidad 2

Curso 2012/2013

I.E.S. Emilio Prados

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

2/17

2

Contenidos1.- Leyes de los gases:

1.1. Ley de Boyle-Mariotte.

1.2. Ley de Charles Gay.Lussac.

2.- Gases ideales.

3.- Teora cintica de los gases.

4.- Ecuacin general de un gas ideal.

5.- Volumen molar.6.- Mezcla de gases. Presin parcial.

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

3/17

3

Teora cintica de los gases(postulados).

Los gases estn formados por partculasseparadas enormemente en comparacin asu tamao. El volumen de las partculas del

gas es despreciable frente al volumen delrecipiente.

Las partculas estn en movimientocontinuo y desordenado chocando entre s

y con las paredes del recipiente, lo cualproduce la presin.

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

4/17

4

Teora cintica de los gases

(postulados). Los choques son perfectamente elsticos,

es decir, en ellos no se pierde energa(cintica).

La energa cintica media es directamenteproporcional a la temperatura.

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

5/17

5

Leyes de los gases

Ley de Boyle-Mariotte(a T constante).

p V = constante; p1 V1 = p2 V2

12

8

4

2

6

10

4 8 122 6 10

Cuando se dobla la presin ejercida sobre elgas, el volumen se reduce a la mitad De

este modo el producto P.V permanece

constante

P (atm)

V(L)

1 atm

2 atm

1 litro 0,5 litros

Las molculas de un gas se mueven libremente por todo el volumen del

recipiente, chocando con sus paredes. Al reducir el volumen, el nmero dechoques aumenta, y por tanto aumenta su presin

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

6/17

6

Cuando se calienta un gas, aumenta la velocidad de sus molculas

Los impactos contra las paredes del recipiente son ms violentos, lo que se

traduce en un aumento de presin

La presin de un gas es directamente proporcional a la temperatura, en

grados Kelvin, si el volumen se mantiene constante

A volumen constante ( V1 = V2 )

se cumple que:

constanteT

p

T

p

T

p

2

2

1

1

300K 600K

1 atm

2 atm

Ley de Charles Gay-Lussac(a V cte).

Leyes de los gases

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

7/17

7

Ecuacin general de los gases ideales.

Igualmente puede demostrarse que a P constante:V

=constante;T

Con lo que uniendo las tres frmulas queda:P V

=constante;T

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

8/17

8

siendo n el nmero de moles

Los gases ideales o perfectos verifican una ecuacin ms general que engloba

las leyes de Boyle y de Gay-Lussac. Es la llamada ley de los gases ideales:

tetanconsT.n

V.p

Esta constante es la llamada constante de los gases ideales, y se representa por R

Su valor es :

molK

atm082,0R

0

L

p . V = n . R . T

La ley de los gases ideales puede escribirse as:

P es la presin del gas en atm

1atm=760 mmHg=1,013105 Pa

V es el volumen del gas en litros

T es la temperatura del gas en K

n es el nmero de moles del gas

Ecuacin general de los gases ideales.

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

9/17

9

Condiciones normales Se denominan condiciones normales(c.n.) a las siguientes condiciones de

presin y temperatura:

P = 1 atmsfera

T = 0 C = 273 K

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

10/17

10

Ejemplo: A la presin de 3 atm y 20 C,una cierta masa gaseosa ocupa un volumen

de 30 litros. Calcula el volumen queocupara en condiciones normales.

p1V1 p2V2 p1V1T2 = V2 = =T1 T2 p2T1

3 atm 30 L 273 K

V2 = =8386 litros

1 atm 293 K

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

11/17

11

Ejercicio: Calcula la masa molecular deun gas, sabiendo que 32,7 g del mismoocupan a 50C y 3040 mmHg de presinun volumen de 6765 mL

Comomasa m

n = p V = R TMmolec Mmolec

Despejando M queda:

m R T 32,7 g 0082 atm L 323 K 760 mm HgM= = p V 6,765 L mol K 3040 mm Hg 1 atm

M = 32,0 g/mol

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

12/17

12

Despejando el volumen:

n R T 1 mol 0082 atm L 273 KV= = =

p mol K 1 atm=224 litros

El volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal en

c.n. de P y T se denomina Volumen molarque seexpresa como224 L/moly es idntico para todos losgases tal y como indica la hiptesis de Avogadro.

Ejercicio:Qu volumen ocupar un mol decualquier gas en condiciones normales?

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

13/17

13

Ejercicio: La densidad del gas butano (C4H10) es1,71 gL-1 cuando su temperatura es 75 C y lapresin en el recinto en que se encuentra 640 mm

Hg. Calcula su masa molar.

Como: n = m / M(C4H10) y densidad: d = m / VPV = nRT = (m/M) R T

de donde: m R T d R TM = = P V p

1,71 g 0,082 atm L 348,15 K 760 mm HgM = = 58 g/mol

L mol K 640 mm Hg 1 atm

que coincide con el valor numrico calculado a partir de Mat:M (C4H10) = 4 Mat(C) +10 Mat(H)= 4 12 u + 10 1 u = 58 u

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

14/17

14

Presin parcial Cuando existe una mezcla de gases se

denomina presin parcial de un gas a lapresin ejercida por las molculas de ese gascomo si l solo ocupara todo el volumen.

Se cumple, por tanto la ley de los gases paracada gas por separado

Si, por ejemplo hay dos gases A y B

pAV = nAR T ; pBV = nBRT

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

15/17

15

Presin parcial (continuacin).

La presin parcial es directamente proporcional aln de moles:

nApA = p = A p

ndonde A se llama fraccin molar. Igualmente:nBpB = p = B p

n

p = pA +pB

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

16/17

16

Ejemplo:Una mezcla de 4 g de CH4 y 6 g de C2H6ocupa un volumen de 21,75 litros. Calcula: a) la

temperatura de la mezcla si la presin total es de05 atm; b)la presin parcial de cada gas.

a) 4 gn (CH4) = = 0,25 mol16 g/mol

6 gn (C2H6) = = 0,20 mol30 g/mol

n (total) = n (CH4) + n (C2H6) = 0,25 mol +0,20 mol = 0,45 mol

p V 05 atm 21,75 L mol KT = = =n R 0,45 mol 0,082 atm L

295 K

7/31/2019 Unidad 2 Estados de agregacin

17/17

17

b)n (CH4) 0,25 molp (CH4) = p = 0,5 atm =n (total) 0,45 mol

p (CH4) = 0,278 atm

n (C2H6) 0,20 molp (C2H6) = p = 0,5 atm =n (total) 0,45 mol

p (C2H6) = 0,222 atm

Se comprueba que 0,278 atm + 0,222 atm = 0,5 atm