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Gases. Tema 1. Los siguientes elementos pueden existir como gases a una temperatura de 25°C y 1 atm de presión. H 2 , N 2 , O 2 , O 3 , F 2 , Cl 2 y columna 8 A (18) en la Tabla Periódica Compuestos H 3 P, HCl, HBr, HI, CO, CO 2 , H 3 N, NO, N 2 O, NO 2, SO 2 , H 2 S, HCN. presión.

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slide1

Gases

Tema 1

slide2

Los siguientes elementos pueden existir como

gases a una temperatura de 25°C y 1 atm de presión

H2, N2, O2 , O3, F2, Cl2 y columna 8 A (18) en la Tabla Periódica

Compuestos

H3P, HCl, HBr, HI, CO, CO2, H3N, NO, N2O, NO2, SO2, H2S, HCN

slide3

presión

Características físicas de los gases

  • Son capaces de adquirir cualquier forma
  • Son compresibles
  • Pueden mezclarse con todo tipo de elementos con mucha facilidad
  • Tienen una densidad mucho menor que los sólidos y los líquidos.
  • Isótropos, fluyen: se deslizan, movimiento constante, ejercen presión sobre las paredes.
slide4
Variables que afectan el estado de un gas:
  • Presión (P)
  • Masa (m) o número de moles (n)
  • Temperatura (t,T)
  • Volumen (V)
  • P,V y T determinan el estado de un gas.

T es temperatura en K, t es en ºC, K = ºC + 273,16

Gases ideales: sólo a bajas presiones y altas temperaturas cuando:

a) volumen de moléculas despreciable frente al VT y

b) no hay atracción entre moléculas

slide5

Fuerza

Presión =

Área

Barómetro

(Fuerza = masa × aceleración)

Unidades de presión

1 Pascal (Pa) = 1 N/m2

1 atm = 760 mmHg = 760 torr

1 atm = 101,325 Pa

Presión atmosférica

slide6

isoterma

Ley de Boyle y Mariotte

Si la Temperatura es constante es una transformation isotérmica

“Para una masa de gas a T cte los volúmenes ocupados son inversamente proporcionales a las presiones que soporta”

Pa 1/V

P1 x V1 = P2 x V2

P x V = k (a T cte.)

slide7

726 mmHg x 946 mL

P1 x V1

=

154 mL

V2

Una muestra de cloro en estado gaseoso ocupa un volumen de 946 mL y se encuentra a una presión de 726 mmHg. ¿Cuál es la presión que se necesita para que el volumen disminuya a 154 mL si la temperatura de la muestra es constante?

P x V = constante

P1 x V1 = P2 x V2

P1 = 726 mmHg

P2 = ?

V1 = 946 mL

V2 = 154 mL

P2 =

= 4460 mmHg

slide8

Tubo de ensayo

Mercurio

Gas

Temperatura

alta

Temperatura

baja

Expansión de un gas

Expansión de un gas

El calor dilata los cuerpos

El frío los contrae

La dilatación depende del coeficiente de dilatación de la sustancia α=1/273 Unidades¿?

Vf = Vi + α Vi t = Vi (1+ α t)= Vi (1+ 1/273 t

Vf = Vi 1/273 (273+t) =Vi α T

Son ctes.

T absoluta en K

A a 0 ºC corresponden 273 K y la 0 K corresponden -273 ºC

Si la temperatura aumenta entonces...

el volumen aumenta

slide9

Ley de Charles y Gay-Lussac

Variación del volumen de un gas

con respecto a la temperatura

Transformación isobárica

VaT

La temperatura debe ser

expresada en K

V = k x T

T (K) = t (ºC) + 273.15

V1/T1 = V2 /T2

¿Cómo sería el gráfico de V en función de T en K?

slide10

5

4

3

2

1

0

V1

V2

V3

V4

2da. Ley de Charles y Gay-Lussac

Variación de la presión un gas

con respecto a la temperatura

Transformación isocórica

La Presion aumenta con la T , aumenta el nro. choques contra las paredes

P

La temperatura debe ser

expresada en K

PaT

T (K) = t (ºC) + 273.15

P = k x T

P1/T1 = P2 /T2

slide11

1.54 L x 398.15 K

V2 x T1

=

3.20 L

V1

Una muestra de monóxido de carbono en estado gaseoso se encuentra a una temperatura de 125°C. Si el volumen inicial de la muestra es de 3.2 litros, ¿Qué temperatura debe tener el sistema si se quiere reducir el volumen a 1.54 litros?

V1 /T1 = V2 /T2

V1 = 3.20 L

V2 = 1.54 L

T1 = 398.15 K

T2 = ?

T1 = 125 (0C) + 273.15 (K) = 398.15 K

T2 =

= 192 K

ley de avogadro

3 H2 + N2 2 NH3

3 moléculas + 1 molécula 2 moléculas

3 moles + 1 mol 2 moles

3 volúmenes + 1 volumen 2 volúmenes

Ley de Avogadro

Va número de moles (n)

Temperatura constante

Presión constante

V = k x n

V1 / n1 = V2 / n2

“Volúmenes iguales de gases diferentes tienen el mismo nro. de moléculas”

cuando var a p v y t simult neamente

Ecuación de estado de un gas

= R para 1 mol de gas

P1V1

P2V2

PnVn

PV

T1

T2

Tn

T

Cuando varía P , V y T simultáneamente

=.………………. =

= cte. para masa cte.

=.

Leyes de los gases http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/andared02/leyes_gases/index.html

http://personal.telefonica.terra.es/web/jpc/gases/index.html

Simulador de gas ideal 72980605/117354/Ideal_Nav.swf::Ideal Gas Law Simulation

ecuaci n de los gases ideales

Va

nT

nT

nT

P

P

P

V =constante x = R

1

P

Ecuación de los gases ideales

Ley de Boyle: V a (T y n constantes)

Ley de Charles: VaT(P y n constantes)

Ley de Avogadro: V a n(P y T constantes)

PV = nRT

R = constante universal de los gases

0,082 L atm/K mol; 1,987 cal/K mol; 8,31 J/K mol

slide15

R =

(1 atm)(22.414L)

PV

=

nT

(1 mol)(273.15 K)

Cuando una muestra está a 0°C y a la presión es 1 atm, está en CNPT condiciones normales de presión y temperatura.

En CNPT 1 mol de un gas ideal ocupa 22.414 litros de volumen.

PV = nRT

R = 0,082057L • atm / (mol • K)

slide16

1 mol HCl

V =

n = 49,8 g x

= 1,37 mol

36.45 g HCl

1,37 mol x 0,0821 x 273.15 K

V =

1 atm

nRT

L•atm

P

mol•K

¿Cuál es el volumen en litros que ocupan 49.8 gramos de ácido clorhídrico (HCL) a presión y temperatura normales?

T = 0 0C = 273.15 K

P = 1 atm

PV = nRT

V = 30,6 L

slide17

n =

Fuerzas de repulsión

= 1.0

Gas ideal

Fuerzas de atracción

PV

RT

Comportamiento de un gas ideal

1 mol de gas ideal

PV = nRT

En un gas ideal:a) el volumen de sus moléculas es despreciable frente al volumen que ocupa el gas, b) no existen fuerzas de interacción entre sus moléculas, c) el movimiento de sus moléculas es rectilíneo y los choques son elásticos (no hay pérdida de energía).

slide18

Los gases reales a bajas P y altas T se comportan como ideales

Pero a Presiones altas

a) El V gas no es despreciable frente al del recipiente y las y b) las fuerzas de atracción son apreciables

Efecto de las fuerzas de

presión producidas por un gas

slide19

Constantes de Van der Waals para algunos gases

Ecuación de Van der Waals

para gases no ideales

Preal +

Pideal =

Videal = Vreal – n b

(

)

P + (V – nb) = nRT

Presión

corregida por interacciones moleculares

Corrección debida al volumen de las moléculas

an2

an2

V

V2

Correcciones

Esta es ecuación es una de las existentes para explicar el comportamiento de los gases reales aunque no en forma exacta

slide20
Licuación de gases Esto se logra a P altas y bajas T, dado que las moléculas se tienen que atraer y bajar su velocidad.

T crítica es aquella por encima de la cual no puede licuarse el gas por compresión y P crítica es la minima para licuar ese gas a esa T (se verá en la Unidad Temática de líquidos).

Presión de vapor de un líquido es la P a la que coexisten L y V en un equilibrio dinámico. Para escapar del L al V requieren energía en forma de calor: calor de vaporización.

Punto de ebullición es la T en la cual la presión del vapor es igual a la atmosférica. Si la P es 1atm =760 mmHg ó 1013,25 hPa se llama Punto de ebullición normal (PEN).

diagrama de fases del agua

Presión

o

o

Temperatura

Punto Triple

Diagrama de fases del agua
slide22

Vapor

Punto de ebullición

Temperatura

Liquido y vapor en equilibrio

Punto de fusión

Líquido

Sólido y liquido en equilibrio

Sólido

Tiempo

Curva de calor