Gases

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!!!