UNIDAD # 4

LEY DE GASES

• Ley de Boyle – Mariotte                                  (resolucion de ejercicio aqui)
• Ley de Jacques Charles I y II                           (resolucion de ejercicio aqui)
• Ley de Gay Lussac                                           (resolucion de ejercicio aqui)
• Ley Combinada                                                (resolucion de ejercicio aqui)
• Ecuación general
• Ley de Dalton 

Presion - (atm)

•1 atm = 760 torr o 760 mm Hg

•1 atm = 14,7 libras/pulgada2 o 14,7 psi

•1 atm = 1,033 gr/cm2

•1 atm = 1,013 x 106 dinas/cm2

Temperatura - (K)

•°C grados centígrados

•K  grados Kelvin (temperatura absoluta)

•°F grados Fahrenheit 

Volumen (L)

•Litro = 1000 ml o 1000 cc (cm3)

•1 m3  = 1.000 litros

•1 galón = 3,78 litros

•1 pie3 = 28,32 litros    

Ley de Boyle – Mariotte

P1 . V1  =  P2 . V2

     “Cuando la temperatura permanece constante los volúmenes de los gases son inversamente proporcionales a las presiones”, es decir si la presión aumenta, el volumen disminuye.

P1 = 1atm  20mm Hg  = 780mm Hg

P2 = 2 atm    8mm Hg = 1528mm Hg

V1 = 758 L 

V2 = ?                                                              V2 = P1 . V1

                                                                                      P2

V2= 780 . 758  = 387 L

1528   

Ley de Jacques Charles I

V1  =  V2

T1      T2

    “Cuando la presión se mantiene constante, los volúmenes de los gases son directamente proporcionales a las temperaturas ABSOLUTAS”, es decir, que si la temperatura aumenta, el volumen también aumenta.  Esta ley se fundamenta en que todo cuerpo por acción del calor se dilata
Ejercicio
Un volumen de Ne corresponde a 1850 L se encuentra a una temperatura de 27°C ¿ cual sera el volumen si la temperatura varia a -10°C

   V1 = 1850 L      V2 =?            

T1 = 27°C           T2 = -10°C

               

      V2 = 263 . 1850  =  1,621.83 L

300

Ley de Jacques Charles II

PV  =  nRT

Como principio fundamental se tiene que una molécula de cualquier gas que se encuentre a cero grados centígrados y una atmósfera de presión ocupa el volumen de 22,4 litros al cual se lo llama “volumen molar”.  Es necesario recordar que las masas moleculares de las moles de los diferentes gases son diferentes pero el volumen es igual para todos ellos 

Ley de Gay Lussac

P1   =  P2
T1       T2

“Cuando el volumen se mantiene constante, las presiones que ejercen los gases son directamente proporcionales a sus temperaturas ABSOLUTAS”, de manera que si la temperatura aumenta, la presión también aumenta.
Ejercicio
Una masa gaseosa se encuentra a 18°C y ejerce a una presion de 45 atm cual sera la presion si la temperatura disminulle -5°C 

T1 = 18°C        T2 = -5°C

P1 = 45 atm      P2 = ?     

P2 = 45atn . 268 k  = 41.44atm

291 k      

Ley Combinada

P1.V1 = P2.V2

T1(K)     T2(K)

Tomando en cuenta la intervención simultánea de los tres factores físicos: presión, volumen y temperatura, es decir, combinando las tres leyes estudiadas Boyle, Charles y Gay Lussac, se tiene la ley combinada.

Ejercicio

cual es el volumen que ocupa un gas a 27°C y 24atm si inicial mente se encuentra en condiciones normales

  V2 = ?         V1 = 22.4L

 P2 = 2atm    P1 = 1atm

  T2 = 27°C    T1 = 273K

V2 = P1. T2 . V1

          P2 . T1

V2 = 1atm . 300k . 224L  = 1,02 L

24atm . 273k     

Ecuacion General

P . V  =  N . R . T

P = presión

V = volumen

N = número de moles = Pa = (Peso en gramos del gas)

            Ma   (Peso molecular del gas)

T = Temperatura en grados Kelvin

R = Constante universal de los gases = 0.082 atn – li

                                                                     mol . K

La constante universal de los gases se calcula tomando en cuenta las condiciones normales de un gas, esto es: una mol, 1 atm, 22,4 litros y 273 K.  Por lo tanto si en la fórmula general despejamos R, tendremos:

R = P x V  = 1 atm x 22,4 litros  = 0.082 at – li

    N x T          1 mol x 273 K            mol - K

Ejercicio

cual es el volumen que ocupa 4 mol de hidrogeno a 12°c y 3 atm de presion

V = ?

N = 40 mol H2                 V = N . R . T    V= 4mol x 284 x 0,082   =  31.16

T = 12°C                                       P                         3

P = 3atm                         

Ley de Dalton

Ptotal= P1+P2+P3+......+Pn

“La presión total de una mezcla de dos o más gases que no reaccionan entre sí es igual a la suma de las presiones de los componentes”

Ejercicio

Si un litro de nitrógeno encerrado en un recipiente ejerce una presión de 80 torr y un litro de oxígeno ejerce a una presion de 780 mm de Hg, otro recipiente de neon que tiene 56 torr ¿cual es la presion total?.

Ptotal = P1+P2+P3

Ptotal = 80torr + 780torr + 56torr = 916atm

SOLUCION

Se denomina así a la mezcla de dos o más componentes en cantidades fijas o no, que forman un todo homogéneo, esto es, que no existan zonas de separación o fases

SOLUCION = SOLUTO + SOLVENTE

Las Disoluciones se Clasifican en Diluidas y Consentradas

Diluidas

Son aquellas en las que hay muy poca cantidad de soluto disuelto, el solvente puede seguir admitiendo más soluto. Un ejemplo es la cantidad de minerales en el agua de mesa: tiene una cantidad muy baja que nos permite asimilarlos correctamente. 

Consentradas

Son aquellas en las que hay bastante cantidad de soluto disuelto, pero el solvente todavía puede seguir admitiendo más soluto. Un ejemplo podría ser el agua de mar: contiene una gran cantidad de sal disuelta, pero todavía sería posible disolver más cantidad de sal.

Saturadas 

Son aquellas en las que no se puede seguir admitiendo más soluto, pues el solvente ya no lo puede disolver. Si la temperatura aumenta, la capacidad para admitir más soluto aumenta.

Lo podemos asociar con el aforo de un cine: si una sala tiene capacidad para 100 personas, éste es el máximo número de personas que podrán entrar. De igual forma, una solución saturada es aquella en la que se ha disuelto la máxima cantidad de gramos de soluto que el solvente puede acoger.

Sobresaturadas

Son aquellas en las que se ha añadido más soluto del que puede ser disuelto en el solvente, por tal motivo, se observa que una parte del soluto va al fondo del recipiente. La solución que observamos está saturada (contiene la máxima cantidad de soluto disuelto), y el exceso se va al fondo del recipiente. 

La capacidad de disolver el soluto en exceso aumenta con la temperatura: si calentamos la solución, es posible disolver todo el soluto

CONCENTRACIONES

La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluidos o concentrados expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como los siguientes

Porcentaje peso a peso (% M/M): indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución.

    %   P  =  P  Soluto    x 100

P      P Solucion

 

Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.

%  V = V Soluto      x 100

V    V  Solucion     

Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el número de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solución.

%  P = masa de Soluto         x  100

V    volumen de Solucion     

NORMALIDAD

Son soluciones que contienen un equivalente químico del soluto en un volumen de 1000ml (1L)

El equivalente químico (Eq) se calcula dividiendo el peso molecular (Ma) del soluto expresado en gramos para la valencia.

Sol. N = Eq en 1000 ml

Eq de H2SO4 = peso molecular        98 gramos

Eq = 98 gr = 49 gr

          2

(explicacion de ejercicios de normalidad)

MOLARIDAD

Solución molar (Sol. M) es aquella que tiene disuelto una mol del soluto (peso molecular del solvente en gramos) disuelto en un volumen total de 1000 ml

Sol. M = Ma en 1000 ml

A diferencia de la normalidad, en la molaridad no se divide para la valencia.

Se derivan las siguientes fórmulas para este tipo de soluciones:

Pa= M x V x Ma       M = Pa x 1000 ml

          1000 ml                         V x Ma

V= Pa x 1000 ml       Ma = Pa x 1000 ml

            M x Ma                          M x V

(explicacion de ejercicios de molaridad)

MOLALIDAD

Una solución molal (Sol. m) es aquella que contiene una mol de soluto «más» 1000 gramos de solvente.

        Pa

m=  Ma                                    Pa= m x Pb x Ma

     Pb (Kg)

 Pb= peso del solvente en Kg

(explicacion de ejercicio de molalidad)

FRACCION MOLAR

Es una unidad química usada para expresar la concentración de soluto en solvente. Nos expresa la proporción en que se encuentran los moles de soluto con respecto a los moles totales de solución.

Se representa con la letra X

Fracción molar (x): Se define como la relación entre los moles de un componente (ya sea soluto o solvente) de la solución y los moles totales presentes en la solución.

Formulas

(explicacion de ejercicios de fraccion molar)