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10. Gases
 Los gases pueden tener propiedades químicas muy diferentes
pero se comportan de forma similar en lo que respecta a sus
propiedades físicas.
 Las sustancias que son líquidas o sólidas en condiciones
normales también pueden existir en estado gaseoso, y con
frecuencia se denominan vapores.
 Las propiedades características de los gases, como expandirse
para llenar un recipiente, ser altamente compresibles y formar
mezclas homogéneas, surgen del hecho de que las moléculas
individuales se encuentran relativamente separadas.
10.2 Presión
 La presión, P, se define científicamente como la fuerza, F,
que actúa sobre un área dada, A.
 Los átomos de gas y las moléculas de la atmósfera
experimentan una aceleración gravitacional. Sin embargo,
debido a que las partículas de un gas tienen masas tan
pequeñas, sus energías de movimiento térmicas superan a
las fuerzas gravitacionales.
FIGURA 10.1 Cálculo de
la presión atmosférica.
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10.2 Presión
 La unidad del SI para medir la presión es el pascal (Pa).
 Una unidad relacionada para reportar presiones es el bar.
 Torricelli inventó el barómetro, un aparato que se utiliza
para medir la presión atmosférica.
FIGURA 10.2
Barómetro de
mercurio.
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Unidades para medir la presión.
Ejemplo: 1 atm = 14,7 PSI
10.2 Presión
Para medir la presión también se utiliza un dispositivo llamado
manómetro, el cual funciona con un principio similar al del
barómetro.
FIGURA 10.3
Manómetro de
mercurio.
10.4 La ecuación del gas ideal
 Un gas ideal es un gas hipotético cuyo comportamiento de
presión, volumen y temperatura se describe mediante la ley
del gas ideal que establece la relación: PV = nRT.
 El término R de la ecuación del gas ideal se conoce como
constante de los gases. Depende de las unidades que se
seleccionaron para medir la presión y el volumen
 Las condiciones 0 °C y 1 atm se
conocen como temperatura y
presión
estándar
(TPE).
El
volumen ocupado por un mol de
gas ideal a TPE, 22.41 L, se llama
volumen molar de un gas ideal a
TPE.
10.4 La ecuación del gas ideal
FIGURA 10.11 Comparación de volúmenes molares a TPE.
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10.6 Mezclas de gases y presiones parciales
 La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las
presiones que cada gas ejercería si estuviera solo.
 La presión ejercida por un componente de una mezcla de gases se
conoce como la presión parcial de ese gas.
 La observación de Dalton se conoce como la ley de Dalton de las
presiones parciales.
10.8 Efusión y difusión molecular
Velocidad cuadrática media
Masa molecular
FIGURA 10.18 El efecto de la masa molar sobre la velocidad molecular a 25 °C.
10.8 Efusión y difusión molecular
 La dependencia de la velocidad
molecular con respecto a la masa
tiene dos consecuencias:
 La efusión, que es el escape de
moléculas de un gas a través de un
orificio diminuto.
 La difusión, que es la dispersión de
una sustancia dentro de un espacio
o dentro de una segunda sustancia.
FIGURA 10.19 Efusión.
Difusión
10.8 Efusión y difusión molecular
Graham descubrió que la velocidad de efusión de un gas es
inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar.
FIGURA 10.20 Ilustración de la ley de efusión de Graham.
10.8 Efusión y difusión molecular
 La difusión de una molécula de un punto a otro consiste en
muchos segmentos cortos en línea recta, debido a que las
colisiones la mueven hacia direcciones aleatorias.
 La distancia promedio recorrida por una molécula entre colisiones
se conoce como trayectoria libre media de la molécula, la cual
varía con la presión.
FIGURA 10.21 Difusión de una
molécula de gas. Por cuestiones de
claridad, no se muestran otras
moléculas de gas en el recipiente.