LOS GASES Y SUS LEYES

Profa.Yanetti ContrerasQuímica General –IPCMayo 2012

Aproximadamente necesitamos 14 kilogramos diarios de aire para poder respirar.

Atmósfera

Composición del aire

El aire es una mezcla gaseosa El nitrógeno y el oxígeno son el 99

% en volumen del aire Otros gases componentes del aire

son: metano, anhídrido carbónico, hidrógeno y los gases nobles

El agua y el material particulado se encuentran en cantidades variables

Efecto invernadero

Anhídrido carbónico, los óxidos de nitrógeno, metano y los compuestos clorofluocarbonados (CFC) son gases invernadero.

Estos gases invernadero permiten el paso de la radiación solar ultravioleta hasta la superficie terrestre, donde es absorbida provocando su calentamiento.

Cuando la tierra libera calor, emite radiación infrarroja, los gases absorben esta energía y la devuelven a la tierra, impidiendo que salga al espacio exterior.

Los gases están formados por moléculas. La distancia entre ellas es muy grande.

No hay fuerzas de atracción entre las moléculas.

Las moléculas se encuentran en movimiento desordenado y al azar.

Los choques entre las moléculas son elásticos.

Teoría cinético molecular de gases

La energía cinética de las moléculas depende de la temperatura y su valor promedio es aproximadamente igual para todas ellas.

Propiedades de los gasesCompresibilidad, disminución del volumen de un gas, puede ser por un

aumento de presión o bien disminución de temperatura.

Expansibilidad, aumento del volumen que ocupa un gas, puede ser por un aumento de temperatura o bien por disminución de presión.

Difusibilidad, propiedad de los gases de dispersarse en otro gas hasta formar una mezcla homogénea.

Cl2 gaseoso

HCl y NH3 gaseosos

Un gas queda definido por cuatro variables:

Cantidad de sustancia (n)

Volumen (V)

Presión (P)

Temperatura (T)

mol

L, m3, …

atm, mm Hg o torr, Pa,

bar

ºC, K

Unidades:

1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1,01325 bar = 101.325 Pa

K = ºC + 273

1L = 1dm3

Para medir un gas….Para medir un gas….

Herón de Alejandría (c. 100 d.C)el aire es materia.

Máquina de vapor de Herón

Herón: las puertas del templo se abren mediante el fuego sagrado

La bomba de succión deGalileo no puede subir aguaa una altura superior a 10 m

Presión atmosférica

Mercurio

Vacío

Presión debida a la columna de mercurio

EvangelistaTorricelli (1608-1647): barómetro de Torricelli presión del aire vacío artificial altura de la atmósfera

Teoría cinética de los gases. Modelo molecularTeoría cinética de los gases. Modelo molecular: Los gases están constituidos por partículas (átomos o moléculas) separadas por

espacios vacíos. Las partículas de un gas están en constante movimiento en línea recta, al azar en todas la direcciones.

El volumen total de las partículas de un gas es muy pequeño (y puede despreciarse) en relación con el volumen del recipiente que contiene el gas.

Las partículas de un gas chocan entre sí y con las paredes del recipiente que lo contiene. Es tos choque se suponen elásticos, es decir, las partículas no ganan ni pierden energía cinética en ellos. La presión del gas se produce por las colisiones de las partículas con las paredes del recipiente.

La energía cinética de las partículas aumenta con la temperatura del gas.

Las fuerzas atractivas y repulsivas entre las partículas se pueden considerar

despreciables.

Teoría cinética de los gasesTeoría cinética de los gasesEntre 1850 y 1880 Maxwell, Clausius y Boltzmann

desarrollaron esta teoría, basada en la idea de que todos

los gases se comportan de forma similar en cuanto al

movimiento de partículas se refiere.

Boltzmann Clausius

Robert Boyle (1627-1691): Barómetro Propagación del sonido, presión y volumen (ley de Boyle)

Las leyes elementales de los GASES

LEY DE BOYLE -MARRIOTE

Para una cierta cantidad de un gas a una temperatura constante, el volumen del

gas es inversamente proporcional a su presión.

Modelo Molecular para la Ley de Boyle y MariotteModelo Molecular para la Ley de Boyle y Mariotte

V = K 1/P (a n y T ctes)

El aumento de presión exterior origina una disminución del

volumen, que supone el aumento de choques de las partículas

con las paredes del recipiente, aumentando así la presión del gas.

El volumen de un gas es El volumen de un gas es inversamente proporcional a la inversamente proporcional a la presión que soporta (a temperatura presión que soporta (a temperatura y cantidad de materia constantes).y cantidad de materia constantes).

Ley de Boyle-MariottePara una masa fija de gas, a temperatura constante, la presión es inversamente proporcional al volumen.

P1 • V1 = P2 • V2

V α T (a n y P const)

V = k.T

P = 1 atm y T = 273 K, V = 22.4 l para cualquier gas.

El volumen se hace cero a 0 K

gráfica

El volumen de un gas es directamente El volumen de un gas es directamente

proporcional a la temperatura absoluta (a proporcional a la temperatura absoluta (a

presión y cantidad de materia constantes).presión y cantidad de materia constantes).

Ley de Charles y Gay-Lussac (1ª)Ley de Charles y Gay-Lussac (1ª)

Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª)Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª)

P a T (a n y V ctes)

P = k.T

P (

atm

)

T (K)

La presión de un gas es La presión de un gas es

directamente proporcional a la directamente proporcional a la

temperatura absoluta (a volumen y temperatura absoluta (a volumen y

cantidad de materia constantes).cantidad de materia constantes).

Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª)Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª)

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

•Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión del gas.

•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión del gas.

Modelo Molecular para la Ley de Charles y Gay-LussacModelo Molecular para la Ley de Charles y Gay-Lussac

V = K T (a n y P ctes)

Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de las

partículas, y con ello el número de choques con las paredes. Eso

provoca un aumento de la presión interior que desplaza el émbolo

hasta que se iguala con la presión exterior, lo que supone un

aumento del volumen del gas.

Igual cantidad de moléculas de diferentes gases en las mismas condiciones de presión y temperatura ocupan un mismo volumen.

A una temperatura y presión

dadas, el volumen de un gas es

directamente proporcional a la

cantidad de gas

Ley de Avogadro

1mol

Modelo Molecular para la Ley de AvogadroModelo Molecular para la Ley de Avogadro

V = K n (a T y P ctes)

La adición de más partículas provoca un aumento de los choques

contra las paredes, lo que conduce a un aumento de presión, que

desplaza el émbolo hasta que se iguala con la presión externa. El

proceso global supone un aumento del volumen del gas.