LEYES DE LOS GASES
Todos los gases, independientemente de su naturaleza química
y en condiciones moderadas, se comportan, aproximadamente, de forma simple
respecto a la presión, el volumen, la cantidad molar y la temperatura.
LEY DE BOYLE
Manteniendo constante la temperatura,
el volumen ocupado por una muestra gaseosa es inversamente proporcional a la
presión aplicada.
A T = cte → PV
= cte → P1V1 = P2V2
LEY DE CHARLES-GAY
LUSSAC
Manteniendo constante la presión, un
gas se expande al calentarlo, y se contrae cuando se enfría de forma
proporcional.
A P = cte →
V/T = cte → V1/T1 = V2/T2
Ojo : La
temperatura en la fórmula anterior es la temperatura absoluta ( expresada en K,
kelvin).
LEY DE AVOGADRO
A igualdad de presión y temperatura,
volúmenes iguales de dos gases diferentes contienen el mismo número de
moléculas.
A P y T =
ctes → V/n = cte
GASES IDEALES
Las leyes anteriores solo son rigurosamente válidas para
gases que se comportan de manera ideal. Sin embargo, en la mayoría de los
casos, los gases no presentan dicho comportamiento y las leyes que los
describen son bastante más complejas.
ECUACIÓN DE ESTADO DE
GASES IDEALES
La combinación de las leyes anteriores permiten obtener una
única ley, que relaciona las 4 magnitudes que describen el estado de un gas.
Tenemos:
- Ley de Boyle : V ∞ 1/P ( a n y T cte)
- Ley de Charles-Gay Lussac: V∞ T (a n y P cte)
- Ley de Avogadro: V∞n (a P y T cte)
Y ahora al combinar estas expresiones
obtenemos una única expresión:
V∞(nTP) →
V = R(nT/P) à o
de la forma más habitual PV =
nRT
Siendo R una constante de proporcionalidad denominada
constante de los gases. Su valor en el S.I es de 8,31 J/K*mol; Pero puesto que es muy común incluir la presión en atmósferas
y el volumen en litros, se suele utilizar también el valor 0,082 atm*L/mol*K.
Otra forma de expresar la ecuación general de los gases
ideales es:
Que relaciona las variables P,V y T en
dos estados distintos de una misma cantidad de gas.
EJERCICIOS
RESUELTOS:
1.- Una cantidad de
gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen
ocupará a una presión de 1,2 atm. si la temperatura no cambia?
Como la temperatura y la masa permanecen constantes en el
proceso, podemos aplicar la ley de Boyle: P1.V1 = P2.V2
Tenemos que decidir
qué unidad de presión vamos a utilizar. Por ejemplo atmósferas.
Como 1 atm = 760
mm Hg, sustituyendo en la ecuación de Boyle:
2.- El volumen
inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a la temperatura
de 20ºC.
Calcula el volumen a 90ºC
si la presión permanece constante.
Como la presión y la
masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de Charles y
Gay-Lussac:
El volumen lo podemos expresar en cm3 y, el que
calculemos, vendrá expresado igualmente en cm3, pero la temperatura
tiene que expresarse en Kelvin.
3.- Una cierta
cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hg cuando la
temperatura es de 25ºC.
Calcula la presión que alcanzará si la temperatura sube hasta los 200ºC.
Como el volumen y la
masa permanecen constantes en el
proceso, podemos aplicar la ley de
Gay-Lussac:
La presión la podemos expresar en mm Hg y, la que
calculemos, vendrá expresada igualmente en mm Hg, pero la temperatura tiene que
expresarse en Kelvin.
Bibliografía:
S.Zubiaurre, J.M. Arsuaga, B,Garzón "Química 2º Bachillerato" Editorial ANAYA
EJERCICIOS PARA
RESOLVER:
4.- Disponemos de
un recipiente de volumen variable. Inicialmente presenta un volumen de 500 cm3
y contiene 34 g
de amoníaco. Si manteniendo constante la
P y la T,
se introducen 68 g
de amoníaco, ¿qué volumen presentará finalmente el recipiente?
5.- Un gas ocupa un volumen de 2 l en condiciones normales. ¿Qué volumen ocupará
esa misma masa de gas a 2 atm y 50ºC?
6.- Un recipiente cerrado de 2 l. contiene oxígeno a 200ºC y 2 atm. Calcula:
a) Los gramos de oxígeno contenidos en el
recipiente.
b) Las moléculas de oxígeno
presentes en el recipiente.
P. a.(O)=16.
7.- Tenemos 4,88
g de un gas cuya naturaleza es SO2 o SO3.
Para resolver la duda, los introducimos en un recipiente de 1 l y observamos que la presión
que ejercen a 27ºC
es de 1,5 atm. ¿De qué gas se trata?
P. a.(S)=32.P. a.(O)=16.
Los resultados de los ejercicios con sus explicaciones los subiré mañana, para daros tiempo a pensar y no lo mireis, :) un saludo!!!
