INFORME - PROPIEDADES DE LOS GASES IDEALES

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INFORME PRÁCTICA 2: PROPIEDADES DE LOS GASES IDEALES
PROFESOR: Jhonny Wilfredo Valverde Flores
N° DE GRUPO: “5”
HORARIO: 8.00am - 10.00 am
INTEGRANTES:
● Michel Alexis Bañares Gutierrez
1.- INTRODUCCIÓN:
Los gases tienen propiedades características que lo diferencian de los otros estados de
la materia. El comportamiento de los gases ha sido estudiado a través de las variables de
estado: volumen, presión y temperatura; estas determinan la cantidad de partículas
gaseosas (expresada como número de moles). Estas variables se relacionan bajo
condiciones específicas mediante expresiones conocidas como las leyes de los gases.
Dentro de las leyes de los gases ideales tenemos a la ley de Boyle, ley de Gay-Lussac,
ley de Charles y la ley de Avogadro. A partir de estas leyes se puede deducir la ley
combinada de los gases y la ecuación general de los gases ideales, de allí la importancia
de las cuatro primeras leyes.
Los estudiantes, al término de la sesión de laboratorio serán capaces de:
• Relacionar las variables que rigen el comportamiento de los gases aplicando las
leyes de Boyle, Charles, Gay-Lussac y Avogadro.
• Identificar la relación entre presión, volumen, temperatura y el número de
moléculas de gas
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2.-PRINCIPIOS TEÓRICOS:
a. Ley de Boyle:
Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también
llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos
hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos
esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.
La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente
cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente,
cuando la temperatura es constante.
La expresión matemática de esta ley es:
P⋅V= Constante
Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se
encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos
el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presión
cambiará a P2, y se cumplirá:
P1⋅V1=P2⋅V2
b. Ley de Gay-Lussac:
Fue anunciada por Joseph Gay-Lussac a principios del año 1800.
Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas
cuando el volumen es constante.
Al momento de aumentar la temperatura las moléculas de gas se
mueven rápidamente en diferentes direcciones chocando fuertemente
con las paredes del recipiente por la velocidad de las moléculas, es
decir la presión aumenta ya que el recipiente es de paredes fijas y su
volumen no puede cambiar. Gay-Lussac descubrió que en cualquier
momento de este proceso el cociente entre la presión y la temperatura
siempre tenía el mismo valor.
P/T = Constante
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c. Ley de Charles:
El volumen de una determinada cantidad de gas que se mantiene a presión
constante,es directamente proporcional a su temperatura absoluta, que se
expresa como:
Debemos tener presente que la temperatura se DEBE expresar en grados
Kelvin,K. Para determinar los valores entre dos puntos cualesquiera de la
recta podemos usar:
Se puede representar gráficamente:
d. Ley de Avogadro:
Ésta ley fue descubierta por Amedeo Avogadro a inicios del siglo XIX,
en esta ley se da la relación entre la cantidad de gas y su volumen
mientras se mantengan constantes la temperatura y la presión.
Se propusieron la existencia de moléculas gaseosas hechas por dos o
más átomos iguales, según avogadro y ampere, en una reacción
química las moléculas de un reactivo debe de reaccionar con otra o
varias moléculas de otro reactivo.
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3.- RESULTADOS Y DISCUSIONES:
Se hizo uso del simulador de propiedad de gases de PHET Interactive Simulations
para observar los cambios de variable de acuerdo a las distintas leyes. En los
experimentos se utilizaron 500 partículas pesadas.
1) Ley de Boyle:
Para el desarrollo de la ley de Boyle, utilizamos 500 partículas pesadas y
luego medimos la presión a diferentes anchos de la caja (5 nm, 7 nm, 9 nm,
11 nm, 13 nm y 15 nm) y calculamos los volúmenes de los diferentes anchos
considerando 3,5 x 10-17 m2 el área transversal de la caja del simulador.
Podemos observar que tal como lo indica la Ley de Boyle, el volumen y la
presión son inversamente proporcionales.
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2) Ley de Charles:
Para el desarrollo experimental de la ley de Charles se mantuvo constante la
presión y se midió el ancho y el volumen conforme aumentaba la
temperatura.
Con los resultados obtenidos se elaboró el siguiente gráfico que coincide con
los principios teóricos de la ley de Charles.
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3) Ley de Gay-Lussac:
En esta ley lo que pertenece constante es el volumen al igual que la cantidad
de partículas (500 NP), observamos que lo que varía es la presión y la
temperatura, nos dimos cuenta trabajando inicialmente con una temperatura
de 100 K que la presión varía de 38,6 atm a 39.4 atm, mientras más
aumentamos la temperatura la presión también aumentaba, esto nos indica
en la ley de Gay-Lussac que la temperatura y la presión respecto al volumen
son directamente proporcionales.
El siguiente gráfico nos muestra los resultados obtenidos mediante la ley de
Gay-Lussac, que la temperatura y presión son D.P.
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4) Ley de Avogadro:
Para este ejercicio mantenemos la temperatura y la presión constante, siendo
las cifras, 300K y 8,4 atm respectivamente y luego vemos el resultado que
nos da para las 5 cantidades de partículas indicadas (50, 60, 70, 80, 90)
El siguiente gráfico muestra los resultados obtenidos.
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4.- RECOMENDACIONES:
El experimento realizado en el simulador nos da una buena aproximación del
comportamiento de los gases ideales y del estudio de las leyes, cosa que en
un laboratorio trabajaríamos con un margen de error diferente debido a otros
factores como la composición del gas real, masa, temperatura del ambiente,
humedad, etc.
En el experimento realizado se recomienda como regla práctica tener en
cuenta lo siguiente
❖ Mantenidos a temperatura constante, la presión y el volumen son cantidades
inversamente proporcionales.
❖ Manteniendo el volumen constante, la presión y la temperatura son
cantidades directamente proporcional.
❖ Mantenidos a presión, volumen y temperatura constantes son cantidades
directamente proporcional.
❖ El mismo número de moles de cualquier gas ocupará el mismo volumen
mantenido en condiciones de presión y temperatura constantes.
5.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
Link del Laboratorio virtual:
https://phet.colorado.edu/sims/html/gas-properties/latest/gas-properties_en.ht
ml
Chang, R., y Goldsby, K. (2013). Química. Ciudad de México, México: Mc
Graw Hill. Undécima Edición
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6.- ANEXOS:
Experimento: Ley de Boyle
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Experimento: Ley de Charles
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Experimento: Ley de Gay-Lussac
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Experimento: Ley de Abogadro
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7.- CUESTIONARIO:
1. Calcule la temperatura (en °C) de un gas cuando se expande hasta 5,25 L a
presión constante. El volumen inicial del gas es 3,45 L y se encontraba a 282
K.
Aplicamos ley decharles: V1/T1=V2/T2=cte
2. La temperatura de un gas aumenta desde 125 ⁰ C hasta 182 ⁰ C en un
recipiente rígido. Si la presión inicial del gas era de 1,22 atm, ¿cuál será la
presión del gas luego de la variación de la temperatura?
Aplicamos ley de Gay-Lussac: P1/T1=P2/T2=cte
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3. El volumen inicial de un gas en un recipiente es 3,24 L, a una presión
estándar de 1,00 atm. ¿Cuál sería el volumen del gas si la presión aumenta
hasta 1,20 atm? Considere que la temperatura no cambia.
Aplicamos ley de Boyle: P1.V1= P2.V2=cte
4. Un recipiente de vidrio de 200 mL contiene dióxido de carbono gaseoso a 27
oC de temperatura y 2,2 atm de presión. Determine la masa (en gramos) de
CO2 contenido en dicho recipiente. Dato de masa molar: CO2 = 44g
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5. De acuerdo con la reacción:
Na2CO3(s) + 2 HCl(ac) → 2 NaCl(ac) + CO2(g) + H2O(l)
Si se obtiene 3,2 gramos de CO2, calcule cuántos gramos de carbonato de
sodio reaccionó. Datos de masa molar: CO2 = 44 g; Na2CO3 = 106 g
Na2CO3(s) + 2 HCl(ac) → 2 NaCl(ac) + CO2(g) + H2O(l)
1 2 2 1 1
106 g 44 g