Los gases ideales
Introducción
¡Hola!
¡Qué gusto saber de ti! Sigue siendo un placer contar con tu asistencia en este curso, espero que tu ánimo no decaiga pues estás avanzando con pasos seguros en él, por lo tanto, te invito a la clase diez titulada Los gases ideales del curso de Química Universitaria.
En esta clase estudiaremos del tema 5, los subtemas:
- Leyes de los gases ideales Estequiometría de los gases.
Hay varias motivaciones para estudiar las leyes de los gases, por ejemplo, permitir comprender cómo funcionan las bolsas de aire de los automóviles, además de muchos elementos y compuestos comunes existen en la naturaleza en estado gaseoso a temperaturas y presiones normales y muchos líquidos se pueden vaporizar y ya como vapor sus propiedades permiten gran aplicación a escala industrial como materias primas y como productos químicos. Por otro lado, tenemos la atmósfera gaseosa en la que ocurren procesos de transferencia de materia y energía que son indispensables para la vida.
Aunado a lo anterior. el estado gaseoso es el estado de la materia que resulta más fácil de comprender cuando hacemos un enfoque molecular, ya que permite describir cualitativamente las propiedades de los gases en términos del comportamiento de sus moléculas y mejor aún, permite describir las propiedades cuantitativas de los gases a partir de modelos matemáticos simples.
¡En este contexto comenzamos nuestra clase!
Desarrollo del tema
5.3. Leyes de los gases ideales
De acuerdo con Whitten et al. (2008):
- Las leyes de los gases tienen su origen en muchos experimentos físicos que algunos científicos realizaron sobre las propiedades de los gases desde hace varios siglos.
- Cada ley comprende generalizaciones en cuanto al comportamiento macroscópico de los gases a través de la evolución de la ciencia.
- Los gases tienen un comportamiento mucho más previsible que los sólidos y los líquidos. Por lo que las leyes que regulan este comportamiento tienen una función relevante en función en el desarrollo de la teoría atómica de la materia.
Las variables que están implicadas en las leyes de los gases ideales y que definen el estado de un gas son:
- P = Presión (atm, mmHg, Pa o N / m 2 )
- V = Volumen (L, pies 3 , ml)
- T = Temperatura (K)
- n = Cantidad de materia (moles)
Otras variables:
- ƿ = Densidad de un gas (g / L)
- M = Peso molecular de un gas (g / mol) se obtiene de la suma de los pesos atómicos
- V = Velocidad cuadrática media (m / s)
Presión atmosférica
Es la presión que ejerce la atmósfera de la Tierra, su magnitud depende de la localización, la temperatura y las condiciones climáticas.
Presión atmosférica estándar
Es la presión que soporta una columna de mercurio de 760 mm (o 76 cm) de altura a 0 ° C al nivel del mar.
1atm = 760 mmHg = 105325 Pa
En la figura 1 se indican las leyes de los gases y otras fórmulas relacionadas con variables del estado gaseoso.
Condiciones estándar (CS), Condiciones normales (CN) de un gas
Son valores estándar para presión y temperatura de un gas.
P = 1 atm = 760 mmHg
T = 0 ° C = 273 K
Volumen de 1 mol de gas en condiciones normales
Es el volumen de 22.4 L de cualquier gas medido en CN (V = 22,4 litros)
Temperatura
Es una magnitud escalar relacionada directamente con la energía cinética de las moléculas que comprenden una cantidad de materia en cualquiera de sus estados físicos.
El comportamiento ideal considera un amplio rango de valores de temperatura, presión y volumen.
5.4. Estequiometria de los gases
- Consiste en cálculos que involucran reacciones químicas donde se pueden tener datos de alguno de los componentes que estén en estado gaseoso: volumen, presión y volumen.
- En estos cálculos se han obtenido relaciones masa-masa o mol-mol y se aplica la ley de los gases ideales.
- Las relaciones que se han realizado deben considerar que la reacción esté balanceada y se relaciona un compuesto para el que hay dato y un compuesto que es la incógnita.
Para ilustrar nuestra clase te invito a seguir los siguientes videos:
¡Excelente, vas muy bien! Para finalizar el desarrollo de esta clase te invito a visitar este sitio que te permitirá aprender más de los gases ideales.
Conclusión
Para concluir te invito a repasar lo siguiente:
Las variables que están implicadas en las leyes de los gases ideales y que definen el estado de un gas son:
- P = Presión (atm).
- V = Volumen (L).
- T = Temperatura (K).
- n = Cantidad de materia (moles).
Otras variables
- M = Peso molecular de un gas (g / mol) se obtiene de la suma de los pesos atómicos.
- V = Velocidad cuadrática media (m / s).
- ƿ = Densidad de un gas (g / L).
Presión atmosférica. Es la presión que ejerce la atmósfera de la Tierra, su magnitud depende de la localización, la temperatura y las condiciones climáticas.
Presión atmosférica estándar. Es la presión que soporta una columna de mercurio de 760 mm (o 76 cm) de altura a 0 ° C al nivel del mar.
Las unidades de temperatura que se emplean a las fórmulas deben ser absolutas (K).
Para usar la constante:
Se deben convertir todas las variables para que sean consistentes con las unidades de R.
Los cálculos estequiométricos comprenden una reacción en la que uno o más componentes (reactivos o productos) se encuentran en estado gaseoso.
Previo al planteamiento de un problema de estequiometría se deben balancear las reacciones y relacionar dato-incógnita ya sea masa-masa o bien mol-mol.
Hemos concluido la clase y como puedes notar has aprendido mucho durante el trayecto del curso ¡Muchas felicidades! Te invito a repasar los temas y conceptos revisados y la realización de las consignas para que se pueda alcanzar el aprendizaje esperado en esta clase. Te encuentro en tu siguiente clase.
Fuentes de información
- Chang, R. y Goldsby, KA (2017). Química. CD. de México. McGraw-Hill.
- Kotz, JC, Treichel, PM y Weaver, GC (2005). Química y reactividad química. CD. de México. Thomson Learning.
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck ML y Stanley GG (2008). Química.
- CD. de México. Aprendizaje Cengage.