Tema 16 - Estado gaseoso

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74UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA TEMA 16
ESTADO GASEOSO
QUÍMICA
I. GAS REAL
Es aquel material que existe en forma natural en dicho
estado, además no posee forma ni volumen definido,
ya que ello depende del recipiente que lo contiene;
además entre sus moléculas, la fuerza de repulsión, es
mucho mayor que la fuerza de cohesión.
A. Cualidades de un gas real
• Temperatura baja
• Volumen pequeño
• Presión alta
• Velocidad y energía cinética de sus moléculas
es alta.
• Volumen de cada molécula es mayor de cero.
• Fuerza de cohesión es mayor de cero.
B. Otras cualidades
1. Expansibilidad
Todo gas trata de ocupar el máximo volumen
que le sea posible independientemente de los
otros gases que lo acompañan.
2. Compresibilidad
Todo gas puede ser fácilmente comprimido a vo-
lúmenes pequeños.
3. Difusión
Todo gas puede pasar de un recinto a otra mez-
clándose con otros gases.
4. Efusión
Todo gas puede pasar a través de orificios pe-
queños de una pared permeable o semipermeable.
II. GAS IDEAL O PERFECTO
Como su nombre lo indica es todo aquel gas hipotético
que cumple con las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac.
A. Cualidades de un gas ideal
• Temperatura muy alta.
• Volumen alto.
• Presión muy baja.
• Velocidad y energía cinética de sus moléculas
es muy alta.
• Volumen de cada molécula es igual a cero.
• Fuerza de cohesión es igual a cero.
B. Leyes de los gases ideales
1. Ley de Clausius (Proceso general)
Se cumple cuando la presión, volumen y tem-
peratura varían simultáneamente.
1 1 2 2
1 2
P .V P .V
K
T T
 
 1 2 1
1 1 2 2
P P
K
D .T D .T
 
DESARROLLO DEL TEMA
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ESTADO GASEOSO
2. Ley de Boyle - Mariotte: (Proceso isotérmico:
T  cte). Para una misma masa gaseosa, si la
temperatura es constante, entonces la presión
absoluta es inversamente proporcional con su
volumen.
1 1 2 2 TP V P V K  
3. Ley de Gay – Lussac: (Proceso isocórico, iso-
volumétrico o isométrico: V  cte).
Para una misma masa gaseosa si el volumen es cons-
tante, entonces la presión absoluta es directamen-
te proporcional con su temperatura absoluta
.
1 2
V
1 2
P P
K
T T
 
4. Ley de Jacques Charles: (Proceso isóbárico:
P  cte). Para una misma masa gaseosa si la
presión es constante, el volumen es directa-
mente proporcional a su temperatura absoluta.
1 2
P
1 2
V V
K
T T
 
Observaciones:
1. Las fórmulas solo se aplican cuando el gas sea el
mismo y su masa no varíe.
2. La fórmula:
1 2
1 1 2 2
P P
D T D T

 
se puede aplicar cuando la masa del gas varíe.
3. En cualquiera de las fórmulas la P y T deben
estar en unidades absolutas.
4. Si en un problema no nos dicen nada de la
presión o temperatura se supone que éstas son
absolutas y/o normales.
D. Gráficas de gases ideales
Nociones de gráfica
– Si: 1x y k  
– Si: x / y k 
1. Gráfica P vs V
• P vs V–1
P
V–1
T2
T1
T > T2 1
• P . V vs P
PV
T2
T1
P
T > T2 1
2. Gráfica P vs T
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ESTADO GASEOSO
TEMA 16
Exigimos más!
V > V1 2
• P vs T–1
• P . T–1 vs T
3. Gráfica V vs T
• V vs T–1
• V . T–1 vs T
4. Ley de Clapeyron: ecuación universal de las
clases ideales
Llamada también ecuación de estado, establece
una condición particular de un gas ideal definida
por su presión, volumen y temperatura.
Esta se expresa así: Pv nRT
Donde:
P  presión absoluta del gas.
V  volumen del gas.
T  temperatura absoluta del gas.
n  moles del gas.
R  constante universal de los gases.
R = 0,082 
atm.
mol K

; R = 62,4 
mmHg.
mol K

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ESTADO GASEOSO
Exigimos más!
Problema 1
¿Cuántos átomos de nitrógeno existen
en un balón que contiene 500 ml de
ese gas, a una presión de 3 atm y 27 °C
de temperatura.
(N0 = número de avogadro)
UNI 1990
Nivel fácil
A) 0,52 N0
B) 0,30 N0
C) 0,35 N0
D) 0,12 N0
E) 0,06 N0
Resolución:
Aplicando la ecuación universal de los
gases ideales.
PVPV nRT n
RT
  
P = 3 atm
V = 0,5 L
T = 300 K
R = 0,082 
atm L
mol K


   0n 0,06mol 0, 06 N
Respuesta: E) 0,06 No
Problema 2
La balanza más sensible puede indicar varia-
ciones de 10–8 g aproximadamente. El nú-
mero de átomos de oro (PA: 196,97) que
habrá en una partícula de este peso será:
UNI 1992
Nivel intermedio
A) 81, 45 10
B) 102,15 10
C) 133,06 10
D) 156,10 10
E) 248,24 10
Resolución:
Para los elementos:
 
r
m # átomosn
A No



8
23
10 # átomos
196, 97 6, 022 10
13# átomos 3, 06 10 
Respuesta: C) 133,06 10
Problema 3
A la temperatura T y 733 mmHg de presión,
la densidad de un cierto hidro-carburo es
igual a la densidad del aire a la misma
temperatura y 760 mmHg de presión. ¿Cuál
será el peso molecular del hidrocarburo?
Peso molecular del aire es 29.
UNI 1992
Nivel difícil
A) 16
B) 20
C) 24
D) 29
E) 30
Resolución:
PM DRTD M
RT P
  
Para el hidrocarburo: DRTM ....1
733

Para el aire: DRT29 ....2
760

Entonces de 1 entre 2:
M 760 M 30,07
29 733
  
Respuesta: E) 30
PROBLEMAS RESUELTOS