Mezcla De Gas Sin Reacción

Mezcla de gases

La composición de una mezcla de dos o más gases (una composición química fija se denomina mezcla de gases no reactiva) se describe especificando la fracción másica de cada componente

Dependiendo del análisis que se utilice para medir las proporciones, se generan dos maneras de especificar la composición de una mezcla de gases, y son:

1. Fracción Molar: definida como la relación entre el número de moles del componente entre el número de moles de la mezcla.

Yi= Ni/ Nm ∑ Yi =1

Y donde la sumatoria de todas las fracciones Yi tendrán que ser igual a uno

Y donde Nm = N1 + N2 + N3+...+ Nn

Esta relación indica que la masa de varios componentes se puede sumar, y el número de moles también para obtener el número de moles totales de la mezcla, y que al sumar las fracciones molares de la mezcla el resultado debe de ser uno.

2. Fracción masa: se define como la relación entre la masa del componente entre la masa total de la mezcla, en este caso no estaremos basando en un análisis gravimétrico donde la variable a medir en este caso en la masa.

fm= mi/ mm ∑ fmi=1

mm = m1 + m2 + m3+...+ mn

Recordando la expresión

m = N * M

Siendo M= masa molar y que teniendo o el número de moles o la masa, resulta posible calcular la tercera componente, por un simple despeje, se concluye que esta expresión aplica tanto para una componente como para la mezcla:

mi = Ni * Mi o mm = Nm * Mm

Por otro lado la ley de presiones aditivas de Dalton establece que a presión de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones que cada gas ejerce. Dalton describió la mezcla de gases perfectos en función de la presión y su composición.

Consideremos nA moles de un gas A encerrado en un recipiente de volumen V a la temperatura T. De acuerdo con la ley del gas perfecto, la presión ejercida por ese gas será:

Análogamente, para nB moles de un gas B en las mismas condiciones:

¿Qué sucede cuando en el mismo recipiente, y a la misma temperatura, se mezclan los dos gases? Dalton concluyó, a partir de sus experimentos, que ambos gases actúan independientemente sin afectarse mutuamente. Esto es, cada gas ejercerá la presión PA y PB, de manera que la presión total (PT) del sistema será la suma de ambas presiones:

PT= PA + PB

La presión que ejerce cada gas (PA y PB) se denominan presión parcial. Retomando la ecuación anterior, y sustituyendo por las definiciones de PA y PB,

recordando

Donde (nA + nB) representa el número total de moles gaseosos, nT

La cantidad de materia correspondiente a cada una de las sustancias gaseosas se puede expresar en función de la cantidad total a través de las fracciones molares, x, de acuerdo con:

(una propiedad extensiva de la materia se puede calcular sumando las contribuciones de cada componente de la mezcla )

Del mismo modo opera la ley de Amagat de los volúmenes aditivos, y establece que el volumen de una mezcla de gases es igual a la suma de los volúmenes que cada gas ocupa.

Una mezcla de dos o más gases de una composición química fija se llama “mezcla de gases no reactiva”. Existen dos maneras de especificar la composición de una mezcla de gases, dependiendo del análisis que se utilice para medir las proporciones, y son las siguientes:

Fracción Molar (Yi)

Se define como la relación entre el número de moles del componente entre el número de moles de la mezcla; en este caso nos estamos basando en un análisis molar, pues como ya se mencionó lo que se está midiendo es el número de moles. La ecuación correspondiente sería:

y_1=N_i/N_m => ∑_(i=1)^n▒〖y=1〗

Dónde:

N_m= n_1+n_2+n_2+⋯.+n_n=∑_(i=1)^n▒n_i

Esta ecuación nos indica, que al igual que la masa de varios componentes se pueden sumar, el número de moles también para obtener el número de moles totales de la mezcla. Además es obvio, recordar que al sumar las fracciones molares, el resultado debe igualarse a la unidad.

Fracción de masa (fmi):

Se define como la relación entre la masa del componente entre la masa total de la mezcla; en este caso nos estamos basando en un análisis gravimétrico, donde la variable a medir en este caso es la masa. La ecuación correspondiente sería:

f_mi= m_i/m_m => ∑_(i-1)^n▒〖〖fm〗_1=1〗

Dónde:

m_m= m_1+m_2+m_3+⋯+m_n=∑_(i-1)^n▒m_i

Recordando que: Siendo M= Masa molar aparente, también conocida como peso molecular, y está tabulada para los gases comunes. Si tenemos como dato la masa y el número de moles, también se puede determinar, por un simple despeje.

Así pues, las unidades correspondientes para el peso molecular serían:

Kg/Kmol (sistema internacional) ó Lbm/Lbmol (sistema inglés)

Esta ecuación es aplicable, tanto para un componente como para la mezcla, es decir:

m_i=N_i X〖 M〗_i ó m_m=N_m X M_m

Por consiguiente, tendríamos la siguiente relación:

M_m= m_m/N_m = (∑▒M_I )/N_m =(∑▒〖N_I M_I 〗)/N_m = ∑_(i=1)^N▒〖y_i M_i 〗

Cabe destacar entonces, que el peso molecular de la mezcla, no es una propiedad aditiva, pues depende también de las fracciones molares de cada componente.

Comportamiento p-V-T Ley de Amagatt y Ley de Dalton

La expresión de la ley de los gases PV=nRT se puede aplicar tanto en gases que son mezcla de diferentes componentes como a los gases puros o gases de un solo componente. En el primer caso es con frecuencia necesario relacionar las propiedades de la mezcla de los gases con la de sus componentes. La presión ejercida por los componentes

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