Practica 2 Quimica Aplicada

Objetivo: Determinar el peso molecular de un gas con datos experimentales a partir de la ecuación general del estado gaseoso y la de Berthelot

MARCO TEORICO

Leyes de los gases

Son características de los gases experimentar fuerzas de atracción intermoleculares pequeñas y muy grandes de repulsión; moverse libremente en línea recta y en todas direcciones, con colisiones constantes entre molécula y molécula, así como con las paredes del recipiente que los contiene.

Los gases no tiene volumen propio, se pueden expandir y comprimir, dependiendo de la presión y de la temperatura.

La presión ejercida por el gas depende del número de moléculas por unidad de volumen y de la energía cinética media de las moléculas. A mayor temperatura, mayor velocidad de las moléculas.

Tomando en cuenta todas estas propiedades se establecieron las leyes que rigen las variaciones más importantes de los gases: ley de Boyle, ley de Gay-Lussac y ley de Charles.

El estado de un gas se determina considerando 4 magnitudes físicas:

Presión (P) Volumen (V)

Temperatura (T) concentración o masa (m)

Estas son las condiciones necesarias para conocer el volumen de un gas.

Ley de Boyle-Mariotte

El volumen de una masa dada de gas, a temperatura constante, varía en razón inversa a la presión que soporta. Matemáticamente la ley de Boyle se expresa así:

P_1 V_1=P_2 V_2

Esta relación se lee exactamente así: El volumen V de un gas es directamente proporcional a la inversa de la presión (1/P) ejercidas sobre el gas, para una masa (m) constante de gas, a una temperatura constante T. dicho de otra manera: La relación donde K es la constante de proporcionalidad y se determina en forma experimental.

Ley de Gay-Lussac

El volumen de una masa constante de gas varía en proporción directa con la temperatura absoluta, a presión contante. Matemáticamente la ley de Gay-Lussac se expresa de la siguiente forma:

V_1/T_1 =V_2/T_2

Ley de Charles.

A volumen constante, la presión de un gas varía en proporción directa de la temperatura absoluta.

Matemáticamente la ley de Charles se expresa así:

P_1/T_1 =P_2/T_2

Las leyes anteriores se pueden combinar puesto que el volumen de una masa gaseoso varía en proporción directa a la temperatura absoluta, e inversa a la presión. Esta relación se conoce como ley general del estado gaseoso.

Por lo general los gases se tienen que medir a diferente presión y temperatura; despejando cualquiera de las incógnitas de estas leyes se pueden resolver muchos problemas químicos. En estas leyes se han usado las siguientes variables:

V=volumen ocupado por las moléculas

N=número de moléculas gaseosas representadas por la masa (m)

P=presión ejercida por las moléculas

T= temperatura absoluta de las moléculas

La ley general del estado gaseoso dice: el volumen de una misma masa gaseoso varia en razón directa a las temperaturas absolutas y e razón inversa a las presiones que soportan.

(V_1 P_1)/T_1 =(V_2 P_2)/T_2

Determinación exacta de los pesos moleculares

Los pesos moleculares calculados mediante la ley de los gases ideales son aproximados incluso cuando los datos son precisos, y la razón es que aun a la presión atmosférica dicha ley no representa con exactitud la conducta de los vapores. Por ese motivo si deseamos un valor exacto del peso molecular, debe efectuarse un tratamiento especial de la ley de los gases ideales o usar una ecuación de los gases más precisa.

Cuando se conocen las constantes a y b, el uso de la ecuación de Vanderwalls nos dará una concordancia mayor entre los valores calculados y los observados. Para nuestro propósito sin embargo, la ecuación de Berthelot es la más conveniente pero solo puede usarse cuando la temperatura y presión critica de la sustancia están disponibles.

M=(W/V)(RT/P)[1+(9PT_c)/(128P_c T) (1-〖6T_c〗^2/T^2 )]

Presión de un gas: La teoría cinética demuestra que las moléculas se mueven en todas direcciones y en línea recta, chocando entre sí y con las paredes del recipiente que los contiene. Cada choque determina un minúsculo impulso por segundo sobre cada centímetro y a esto se le llama presión, la cual podemos definirse así:

Presión es la fuerza por unidad de área.

La presión de un gas se debe al bombardeo molecular de la superficie y se ejerce en todas direcciones. Esto ocurre, por ejemplo al inflar una pelota, un globo o una llanta.

Todo a lo que se le introduzca aire ira aumentando de volumen de manera uniforme en todas direcciones, y a medida que aumente el aire, aumentara la presión.

Una masa gaseosa en equilibrio tiene la misma presión en todos sus puntos.

Volumen.

El volumen de los gases varía con la temperatura, la presión y la concentración. Esta variación se efectúa según leyes comprobadas y establecidas.

Debido a que los gases se pueden comprimir, lo que hace disminuir los espacios intermoleculares se reduce también el volumen ocupado por las moléculas. El volumen se puede disminuir y medir hasta llegar a obtener el volumen real, que es sumamente pequeño.

Así, si se licua un litro de aire, se obtiene solamente un mililitro de aire líquido, de lo cual se concluye que el aire, en estado gaseoso contiene más o menos 99.9% de espacios vacíos.

La unidad de medida del volumen es el litro. En química, la más usada es el mililitro (ml); con esta unidad comparativa se pueden medir sólidos, líquidos, y gases.

Temperatura y escalas termométricas.

La temperatura es la medida de la energía cinética de las moléculas. Sirve para determinar la dirección en la cual la energía calorífica fluye cuando dos cuerpos se ponen en contacto. Dicho de otra manera: es la forma de expresar la intensidad calorífica de los cuerpos.

La temperatura se mide mediante los termómetros; para medirla cuantitativamente se han hecho varias escalas termométricas.

Las más usuales son:

Escala Celsius o Centígrada

Escala Fahrenheit

Escala absoluta

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