UNITAT 4

1. UNITAT 4 ELS GASOS

2. Unitat 4. Els gasos ÍNDEX • VARIABLES DE L’ESTAT D’UN GAS I UNITATS DE MESURA • ELS GASOS IDEALS I ELS GASOS REALS • L’ESCALA KELVIN • LA LLEI DE GAY-LUSSAC • LES LLEIS CIENTÍFIQUES • RELACIÓ ENTRE PRESSIÓ I VOLUM. LLEI DE BOYLE I MARIOTTE • RELACIÓ ENTRE PRESSIÓ, VOLUM I TEMPERATURA • EQUACIÓ D’ESTAT DELS GASOS IDEALS • LLEI DE DALTON DE LES PRESSIONS PARCIALS • ENLLAÇOS

3. Unitat 4. Els gasos VARIABLES DE L’ESTAT D’UN GAS I UNITATS DE MESURA L’estat d’un gas en un moment determinat queda perfectament caracteritzat per: la pressió, la temperatura, la quantitat de matèria gasosa que té i el volum que ocupa. Es pot arribar a establir una relació entre variables d’estat d’un gas relacionant-les de dues en dues.

4. Unitat 4. Els gasos ELS GASOS IDEALS I ELS GASOS REALS Les forces atractives intermoleculars sempre són presents en un gas real. En una situació ideal es pot pensar que no existeix cap mena de força atractiva entre les molècules del gas. Un gas ideal estaria format per molècules sense volum. Quan la pressió no és gran, les molècules estan separades i el seu volum no té cap importància; per això es comporten com un gas ideal. • Un gas es comporta de manera semblant a un gas ideal si: • És lluny de la liquació. • La pressió no és gaire elevada.

5. Unitat 4. Els gasos L’ESCALA KELVIN Per a un gas no poden existir temperatures inferiors a –273,15 °C. L’anomenada escala Kelvin o absoluta és una escala temomètrica sense nombre negatius, que utilitza com a punt de referència la temperatura més freda possible (–273,15 °C). A aquest punt li correspon una temperatura de zero kelvin (0 K), que també s’anomena zero absolut. La mesura dels graus és igual que en l’escala centígrada. Això fa que la temperatura de 0 °C sigui, en aquesta escala, 273,15 K. Una temperatura de t °C equival a (273,15 + t) K. Si anomenem T la temperatura absoluta, i t la temperatura centígrada corresponent, la relació entre l’una i l’altra serà: T = 273,15 + t

6. Unitat 4. Els gasos LA LLEI DE GAY-LUSSAC Per a dos estats diferents del mateix gas, suposant que tinguin un comportament que es pugui considerar ideal, la relació entre els volums respectius (V1 i V2) i les temperatures kelvin (T1 i T2) a pressió constant, s’expressa amb la fórmula següent, segons la llei de Gay-Lussac: V1 V2 T1 T2 = Temperatura en ºC Temperatura en K volum volum 100 -300 -200 -100 0 200 100 0 300

7. Unitat 4. Els gasos LES LLEIS CIENTÍFIQUES • les condicions sota les quals es pot fer servir la llei • l’afirmacióque es compleix si les condicions anteriors es donen És important saber que l’afirmació de la llei no es compleix sempre, sinó només quan totes les condicions són adequades; sempre cal tenir present que una cosa és la predicció de la teoria i una altra, el comportament real: no sempre coincideixen.

8. Unitat 4. Els gasos RELACIÓ ENTRE PRESSIÓ I VOLUM. LLEI DE BOYLE I MARIOTTE Per a una quantitat fixa d’un gas que es pugui considerar ideal, mantinguda a temperatura constant, es compleix que la relació entre les pressions (P1 i P2) i el volums respectius (V1 i V2) de dos estats del mateix gas s’expressa: P1V1 = P2V2 • Les condicions necessàries per poder aplicar les lleis de Boyle i Mariotte i Gay-Lussac són tres: • idealitat • quantitat invariable de gas • presència d’una variable constant (temperatura o pressió)

9. P1V1 P2V2 T1 T2 Unitat 4. Els gasos RELACIÓ ENTRE PRESSIÓ, VOLUM I TEMPERATURA Sempre que tractem amb dos estats d’una mateixa quantitat d’un gas que es comporta idealment, la relació entre les variables que caracteritzen els dos estats seguirà la llei general dels gasos ideals, que s’enuncia així:

10. PV1 atm · 22,4L/mol · n mol T273,15 K atm L K mol = R = 0,082 Unitat 4. Els gasos EQUACIÓ D’ESTAT DELS GASOS IDEALS Per tal de preveure què pot passar en estats que no estiguin en condicions normals, utilitzarem l’equació general, que parla de dos estats. Imaginem que tenim n mol de gas en condicions normals. El volum serà, en litres, 22,4 L/mol · n mol. Si ara fem evolucionar aquest gas fins a un altre estat qualsevol, amb pressió P, volum V i temperatura absoluta T, podem aplicar l’equació general dels gasos ideals als dos estats, ja que es tracta de la mateixa quantitat de gas: El resultat s’anomena constant universal dels gasos, perquè és aplicable a tots els gasos i es representa amb el símbol R:

11. PPA + PB = Unitat 4. Els gasos LLEI DE DALTON DE LES PRESSIONS PARCIALS Utilitzant els conceptes de pressió parcial i fracció molar, podem establir diferents enunciats per a la llei de Dalton de les pressions parcials: En una mescla de gasos ideals, la pressió parcial d’un dels gasos és una fracció de la pressió total igual a la seva fracció molar: PA/P = xA O l’equivalent: PA = PxA

12. Unitat 4. Els gasos ENLLAÇOS • Activitats de química

13. Unitat 4. Els gasos CRÈDITS Direcció editorial Dolors Rius Coordinació d’àrea Isaac Camps Coordinació i continguts multimèdia Oriol de Bolós Elena Vinent Guions de les unitats digitals Alicia Cañellas Fotografies Arxiu Hermes Il·lustracions Sira Vidal Hermes Editora General, S. A. Castellnou Edicions, 2008. Castellnou Edicions Pau Claris, 184 08037 Barcelona http://www.castellnoudigital.com Telèfon d’atenció al professorat: 902 90 36 46