Leyes Gases

La Relación Volumen–Cantidad: LEY DE ABOGADOR

El trabajo del científico italiano Amadeo Avogadro complemento los estudios de Boyle, Charles y Gray Lussac. En 1811, publico una hipótesis en la que estableció que a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de diferentes gases contienen el mismo número de moléculas (o átomos si el gas es monoatómico). De ahí que el volumen de cualquier debe ser proporcional al numero de moles de moléculas presentes; es decir

donde n representa el numero de moles y k, es la constante de proporcionalidad.

La ecuación (5.5) res la expresión matemática de la ley de Avogadro, la cual establece que la presión y temperatura constantes , el volumen de un gas es directamente proporcional al numero de moles del gas presente. De la ley de Abogador aprendimos que, cuando dos gases reaccionan entre sí. Los volúmenes que reaccionan de cada uno de los gases tiene una relación simple entre sí. Si el producto es un gas, su volumen se relaciona con el volumen de los reactivos a través de una sencilla relación (un hecho demostrado antes por Gray Lussac). Por ejemplo, considérese la síntesis de amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno moleculares:

3H2(g)+ N2 (g) 2NH3(g)

3mol 1mol 2mol

Objetivos

Estudiar y experimentar algunas propiedades y leyes fundamentales que explican el comportamiento de los gases ideales.

Difusión de los Gases

La difusión, es decir, la mezcla gradual de las moléculas de un gas con moléculas de otro en virtud de sus propiedades cinéticas, constituye una demostración directa del movimiento aleatorio. La difusión siempre procede una región de mayor concentración a otra menos concentrada. A pesar de que las velocidades moleculares son muy grandes, el proceso de difusión toma un tiempo relativamente grande para complementarse. Por ejemplo con una botella de solución de amoniaco concentrado se abre en un extremo de la mesa del laboratorio, pasa un tiempo antes de que una persona que este en el otro extremo de la mesa pueda olerlo. La razón es que una molécula experimenta numerosas colisiones mientras se esta movimiento desde uno a otro extremo de la mesa. Por ello, la difusión de los gases siempre sucede en forma gradual, y no en forma instantánea, como parecían sugerir las velocidades moleculares. Además, dado a raíz dela velocidad cuadrática media de un gas ligero es mayor que la de un gas más pesado, un gas mas ligero se difundirá a través de un cierto espacio mas rápido que uno mas pesado.

La Relación Presión-Volumen: LEY DE BOYLE

En el siglo XVII Robert Boyle estudio de manera sistemática y cuantitativa el comportamiento de los gases. Es una serie de experimentos, Boyle estudio la relación existente entre la presión y el volumen de un muestra de un gas por medio de un aparato. Aparato para estudiar la relación entre la presión y el volumen de un gas por medio de un aparato como el que se muestra

En la figura a) la presión ejercida sobre el gas por el mercurio añadido al tubo es igual a la presión atmosférica., en la figura b) se observa que en aumento en la presión, debido a la adición del mercurio, conduce a una disminución del volumen del gas a un desnivel en la columna de mercurio. Boyle observó que cuando la temperatura se mantiene constante, el volumen (V) de una cantidad dada de un gas disminuye cuando la presión total aplicada (P) la presion atmosférica las la presión y volumen es evidente en las figuras b) y d), por el contrario, si la presión que se aplica es menor, el volumen del gas aumenta.

Los datos de P-V registrados en esta tabla son congruentes con esta expresión matemática que muestra la relación inversa.

donde el símbolo ¥ significa proporcional a. Para cambiar el signo ¥ por el signo de igualdad, se debe escribir:

(a)

donde k1 es una constante llamada constante de proporcionalidad. La ecuación (a) es una expresión de la Ley Boyle que establece que el volumen de un cantidad fija de un gas manteniendo a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión del gas. Reordenando la ecuación (a) se obtiene.

PV=K1(b)

Donde V1 y V2 son los volúmenes de los gases a las temperaturas T1 y T2 (ambas en kelvins), respectivamente. en todos los cálculos subsecuentes se suspenderá que las temperaturas dadas en Cº son exactas, de modo que no se altere el número de cifras significativas.

El ejemplo siguiente ilustra el uso dela Ley de Charles

2. Procedimientos experimentales

Experimento nº 01

Determinación del volumen molar

Estándar del hidrógeno

6ml de HCl 3M

una cinta de magnesio

400 ml de H2O

VH2 = VBURETA + VMUERTO

Volumen muerto = 5ml.

Volumen bureta = 17,2 ml.

VH2 = 17,2+5 = 22,2 ml. <> 222.10-4l

Experimento nº 2

"demostración de la ley de graham de la difusión gaseosa"

Procedimiento Experimental:

Datos Experimentales:

Longitud del Tubo : 23,8 cm

Tiempo de Reacción : 6 minutos

4 gotas de HCl x 4 gotas de NH3

Desplazamientos:

NH3: HCl

14,2 cm 9,6 cm

Cálculos y Resultados:

Par un tiempo (t): 6 min.

Reemplazando

Análisis de Resultados

Es comparable; la Ley de GRAHAM.

Para tiempos iguales las velocidades se reemplazan por desplazamientos.

Experimento nº 03

"comprobación de la ley boyle - mariotte"

Datos obtenidos

Presión del vapor de agua a la temperatura del laboratorio = 23,8 torr.

Temperatura del laboratorio = 25Cº

Presión barométrica en el laboratorio = 753 mmHg.

"Vm" de acuerdo a mediciones en el laboratorio.

Para una deferencia de niveles a (+10 cm)

VgasH =Vm + Vtubo

VgasH = Vm + 5.8 ml.

Inicialmente

Nota. 6ml <> 8cm.

Luego a (+ 10cm) h= 9.73

Tenemos:

PA = PB

PGAS H = PATM +PLIQ

PGAS + PVH2O = PATM + PLIQ

PGAS = PATM + PLIQ – PVH2O

PGAS = 753 mmHg +Pl G. h = 23,8 mmHg.

PGAS = 729.2 mmHg + 7.153 mmHg

PGAS = 736.35 mmHg

A (+ 20 cm), h =19.6 cm, VGAS HUM = Vm + Vtubo

VGAS Hum = Vn +5.7 ml.

PGAS HUM = PATM ++ PLIQ

PGAS + PVH2O = PATM + PLIQ

PGAS = PATM + PLIQ – PVH2O

PGAS = 753 mmHg + pL . g . h – 23.8 mmHg

PGAS = 729.2 mmHg + 14.41 mmHg

PGAS = 743.61 mmHg

A (+ 30 cm), h = 29.47, VGAS HUM =Vm + Vtubo

VGAS HUM = Vm, + 5.6ml

PGAS HUM = PATM ++ PLIQ

PGAS + PVH2O = PATM + PLIQ

...