Estado gaseoso

Curso Utch

1. NaN
3(s)
 Na(s)+N
2(g)
Compilado por:
ALEXÁNDER GUTIÉRREZ M.
ROBERTO GUTIÉRREZ P.
Programa de Licenciatura en
Biología y Química
ESTADO GASEOSO

2. Estados de la materia
sólido
Líquido
Gas

3. Sólido Líquido Gas
Estados de la materia

4. Estados de la materia

5. Estados de la materia

6. Elementosque existen como gasesa 25
0
C y 1 atmósfera

8. Losgasesocupanelvolumendelrecipientequelos
contieneypresentanformaindefinida.
Seconsideranlosmáscompresiblesdelosestadosde
lamateria.
Cuandoseencuentranconfinadosenelmismo
recipientesemezclanuniformeycompletamente.
Cuentancondensidadesmuchomenoresquelos
líquidosysólidos.
Características físicas de los gases

9. Temperatura
Eslapropiedaddeuncuerpoquedeterminael
flujodecalorhaciaotrocuerpoodeotros
cuerposhaciaél.
K = °C + 273

10. TERMÓMETROS
Infrarrojo
Digital Digital
Cuchara
LaserDigital Gases
De mercurio

11. Volumen
El lugar que ocupa un cuerpo en el espacio.
•Unidad en el SI: m
3
.

12. Como se mide el volumen?
-Sólidos regulares: Aquelllosque tienen una
forma definida.
CUBO CILINDRO
V = L
3
V= πr
2
h
PARALELEPÍPEDO ESFERA
b
a
c
V= axbxc V= 4 πr
3
/3

13. Como se mide el volumen?
SÓLIDOS IRREGULARES.
Son aquellos sólidos que no tienen
una forma definida propia .
Hay que emplear el método de
inmersión.
1.-Se toma la probeta y se llena de
líquido hasta cierta altura.
2.-Se toma la lectura del volúmen de
agua alcanzado por el líquido, lectura
inicial.
3.-Se introduce cuidadosamente el
sólido y se toma la lectura final.
V= lf -li

14. Masa
Eslacantidaddemateriaqueposeeun
cuerpo.
•Unidad en el SI: kg

15. Unidades de presión
1 pascal (Pa) = 1 N/m
2
1 atm = 760 mmHg = 760 torr
1 atm = 101325 Pa
Presión=
Fuerza
Área
Lapresióndeungaseslafuerzaqueésteejercesobre
elrecipientequelocontiene,divididaporeláreade
superficiedelrecipiente.
Presión

16. Manómetros usados para medir las presiones de los gases
GasGas
Vacío

17. Presión barométrica
Presión atmosférica
estándar
1,00 atm
760 mm Hg, 760 torr
101,325 kPa
1,01325 bar
1013,25 mbar

18. Presión Atmosférica

19. Nivel del mar1 atm
4 millas 0.5 atm
10 millas 0.2 atm
Columna
de aire
1 milla = 1609 m

20. BAROMETROS Y MANOMETROS
Barómetro
aneroide
Barómetro aneroide
con termómetro
Barómetro de
Torrichelli
Manómetro Manómetro digital

21. Diferencias entre un gas ideal y un gas real
Noexistenfuerzasdeatracción(fuerzas
intermoleculares)entrelasmoléculasdeungasideal.
Losgasesidealesestáncompuestosporpartículasmuy
pequeñasllamadasmoléculas.Ladistanciaquehayentreestas
moléculasesmuygrandecomparadaconsutamaño,yel
volumentotalqueocupanlasmoléculasessólounafracción
pequeñadelvolumenqueocupatodoelgas.
Enlosgasesrealeslasmoléculastiendenaocupartodoel
espaciodisponibledelrecipienteyexistenfuerzas
intermolecularesdeatracción.

22. 2 volúmenes 1 volumen 0,5 volumen
Relación entre presión y volumen

23. Aparato para estudiar la relación
entre presión y volumen de un gas

26. Ley de Boyle
El volumen ocupado por una determinada masa de gas,
cuando la temperatura se mantiene constante, es inversamente
proporcional a la presión que se ejerce sobre él.
Pa1/V

27. Ley de Boyle
P
1x V
1= P
2x V
2
V1= volumen ocupado por el gas inicialmente
P1= presión ejercida por el gas inicialmente
V2= volumen ocupado por el gas finalmente
P2= presión ejercida por el gas finalmente
k= constante de proporcionalidad, depende de la naturaleza del gas.
Px V= K

28. Ley de Boyle
(determinación experimental)

29. Unamuestradegasdelcloroocupaun
volumende946mLaunapresiónde726
mmHg.¿Cuáleslapresióndelgas(enPa)si
elvolumenaumentaeltripleatemperatura
constante?
UnamuestragaseosadeH
2tieneunapresión
de245480Payocupaunvolumende3,2L.
¿Aquévolumentendráunapresiónde850420
Pa?

33. Como TAumenta VAumenta
Expansión y contracción del gas
Tubo
capilar
Mercurio
Temperatura
baja
Temperatura
alta

34. Expansión y contracción del gas

35. Ley de Charles

36. Ley de Charles
VaT
V= K´x T
V
1/T
1= V
2/T
2 T(K) = t(
0
C) + 273.15
La temperatura será
en escala Kelvin
Cuando la masa y la presión de un gas permanecen constante el
volumen del gas es directamente proporcional a la temperatura
absoluta.
T1 = temperatura inicial del gas
V1= volumen ocupado por el gas inicialmente
T2= temperatura final del gas
V2= volumen ocupado por el gas finalmente
k´= constante de proporcionalidad, depende de la naturaleza del gas.

37. V (mL)
T (K)
Ley de Charles
(determinación experimental)

38. Ley de Charles

39. Unamuestradegasdemonóxidodecarbono
ocupa3.20La125°C.¿Aquétemperaturaen
gradosCelsiuselgasocuparáunvolumende
1.54Lsilapresiónpermanececonstante?
Elvolumenocupadoporunamuestrade
CO
2a35°Ces5,2L.Aquétemperaturaen
°Csedebellevarlamuestraparaque
ocupeunvolumende850cm
3

40. RELACION TEMPERATURA -PRESIÓN

41. LEY DE AMONTONS
P1 = P2
T1 T2
Avolumenymasaconstante,lapresióndeungas
varíadirectamenteproporcionalconlatemperatura
absoluta.
PaT
T1 = temperatura inicial del gas
P1= presión ejercida por el gas inicialmente
T2= temperatura final del gas
P2= presión ejercida por el gas finalmente
k_= constante de proporcionalidad, depende de la naturaleza del gas.
P= K T

42. Elargónesungasinerteusadoenlasbombillaspara
retardarlavaporizacióndelfilamento.Unacierta
bombillaquecontieneargóna1.20atmy18
°
Cse
calientaa85°Cavolumenconstante.¿Cuálesla
presiónfinaldelargónenlabombilla?

43. LEY COMBINADA O COMPLETA DE LOS
GASES
P1V1 = P2V2
T1 T2
V1= volumen ocupado por el gas inicialmente
V2= volumen ocupado por el gas finalmente
T1 = temperatura inicial del gas
P1= presión ejercida por el gas inicialmente
T2= temperatura final del gas
P2= presión ejercida por el gas finalmente
k_= constante de proporcionalidad, depende de la naturaleza del gas.

44. Ley de Avogadro
Volúmenesigualesdecualquiergasalamisma
temperaturaypresióncontienenelmismonúmerode
moléculas.
Xe H2 Ne
Temperatura y presión constante

45. Temperatura y presión constante

46. Temperatura y presión constante
O2

47. Temperatura y presión constante
N2

48. LEY DE LOS VOLUMENES DE
COMBINACIÓN DE GAY LUSSAC
N
2
+O
2
2N

49. LEY DE LOS VOLUMENES DE
COMBINACIÓN DE GAY LUSSAC
H
2
+Br
2
2HBr

50. Ley de Avogadro
moléculas
volúmenes
molécula
molesmol
moléculas
volúmenesvolumen
moles
Vanúmero de moles (n) V= constante x n
V
1/n
1= V
2/n
2
Relaciónvolumen-mol

51. LEY DE LOS VOLUMENES DE
COMBINACIÓN DE GAY -LUSSAC
Atemperaturaypresiónconstante,losvolúmenesde
losgasesquesecombinanoproducenenuna
reacciónquímicapuedeexpresarseenproporciónde
númerosenterossencillosopequeños;estosnúmeros
enterossencilloscorrespondenaloscoeficientes
estequiométricos.

52. El amoniaco se quema en oxígeno para formar óxido
nítrico (NO) y vapor de agua. ¿Cuántos volúmenes de
NO se obtiene de un volumen de amoniaco a la misma
temperatura y presión?
NH
3 (g)+ O
2(g) NO
(g)+ H
2O
(g)

53. Ecuación del gas ideal
Ley de Charles : VaT(a ny P constante)
Ley de Avogadro : V a n(a Py T constante)
Ley de Boyle : V a (a ny T constante)
1
P
Va
nT
P
V= constante x = R
nT
P
nT
P
(Res la constante de gas)
PV= nRT

54. Ecuación del gas ideal
PV= nRT
T= temperatura del gas
P = presión ejercida por el gas
V = volumen ocupado por el gas
n= numero de moles del gas
R= constante del gas

55. ¿Cuál es el volumen (en litros) ocupado por 49.8 g de
HCl a TPE?

56. Determinación de la masa molar
PV = nRT y n =
m
M
PV =
m
M
RT
M =
m
PV
RT
T= temperatura del gas
P = presión ejercida por el gas
V = volumen ocupado por el gas
m = masa del gas
R= constante del gas
M = peso molecular del gas

57. Densidades de los gases
PV = nRT y d =
m
V
PV =
m
M
RT
MP
RTV
m
= d =
, n =
m
M
PM =
m
V
RT
T= temperatura del gas
P = presión ejercida por el gas
V = volumen ocupado por el gas
m = masa del gas
R= constante del gas
M = peso molecular del gas
d = densidad del gas

58. Leyes de los gases
Ley de Boyle P1V1 = P2V2
Ley General PV= n R T
Ley Combinada P1V1 = P2V2
T1 T2
Ley de Gay-Lussac P1 = P2
T1 T2
Ley de Charles V1 = V2
T1 T2
n (moles) = g/M
R = 0.0821 atm.L/ mol.K

59. MEZCLAS DE GASES: LEY DE DALTON DE
LAS PRESIONES PARCIALES
Atemperaturaconstantelapresiónejercidaporuna
mezcladegases,siempreycuandoestosno
reaccionen,enunvolumendefinidoesigualalasuma
delaspresionesparcialesdecadagas.
Lapresiónparcialdeungas,enunamezcladegases,
eslapresiónqueaquelejerceríasiélsoloocupaseel
volumentotal.

60. PRESIONES PARCIALES

61. PRESIONES PARCIALES

62. PRESIONES PARCIALES

63. Ley de Dalton de las presiones parciales
Vy Tson
constantes
P
1 P
2 P
total= P
1+ P
2
Combinación
de gases

64. Considere un caso en que dos gases, Ay B, están en un
recipiente de volumen V.
P
A=
n
ART
V
P
B=
n
BRT
V
n
Aes el número de moles de A
n
Bes el número de moles de B
P
T= P
A+ P
BX
A=
n
A
n
A+ n
B
X
B=
n
B
n
A+ n
B
P
A= X
AP
TP
B= X
BP
T
P
i= X
iP
T

65. Unamuestradegasnaturalcontiene8.24
molesdeCH
4,0.421molesdeC
2H
6,y0.116
molesdeC
3H
8.Silapresióntotaldelosgases
es1.37atm,¿cuáleslapresiónparcialdel
propano(C
3H
8)?

66. Efusión
Eselprocesoenelcualungasfluyeatravésdeun
pequeñoorificioenunrecipiente.

67. Ley de efusión de Graham
Atemperaturaypresiónconstanteslasvelocidadesde
efusióndediferentesgasesvaríainversamenteconla
raízcuadradadesusdensidades(ρ)opesos
moleculares(M).

68. NH
3
HCl
NH
4Cl
Efusión

69. NH
3
17 g/mol
HCl
36 g/mol
NH
4Cl
Efusión

70. Estequiometría de los gases
¿Cuál es el volumen de CO2producido a 37°C y 1.00
atm cuando 5.60 g de glucosa se agotan en la
reacción?:
C
6H
12O
6(s) + O
2(g) CO
2(g) + H
2O (l)
g C
6H
12O
6 mol C
6H
12O
6 mol CO
2 VCO
2
Cantidad de
reactivo gramos
o volumen
Moles de
reactivo
Moles de
producto
Cantidad de
reactivo gramos
o volumen

71. Teoría cinética molecular de los gases

72. Teoría cinética molecular de los gases
5.Latemperaturaabsolutaesunacantidadproporcionalal
promediodelaenergíacinéticadetodaslasmoléculasdeun
sistema.
6.Apresionesrelativamentebajasladistanciapromedioentre
lasmoléculasesgrandeencomparaciónconsusdiámetros,y
deahíquelasfuerzasdeatracción,quedependendela
separaciónmolecular,seconsiderandespreciables.
7.Finalmente,comolasmoléculassonpequeñas,en
comparaciónconladistanciaentreellas,suvolumense
consideradespreciableconrelaciónaltotal,esdecir,lamayor
partedelvolumenocupadoporungasesespaciovacío.

73. Interpretación de las leyes mediante la teoría
cinética
•Leyde Boyle
SisedisminuyeelVrecipiente,susmoléculasrecorrerán
menosespacioentrecadachoque;portantohay
mayornúmerodechoquesporunidaddetiempo,
implicandounaumentodepresión.
•Leyde Charles
AlaumentarlaTemperatura,aumentalaenergía
cinéticadelasmoléculas,silasparedesdel
recipientesonelásticas(globodecaucho).Cederán
anteelempujedelasmoléculasyelvolumendel
recipiente(globo)aumentará.

74. •LeydeAmontons
Alaumentarlatemperatura,aumentalaenergía
cinéticadelasmoléculas.Silasparedesdel
recipientesonrígidas,elefectonetoseráunamayor
fuerzasobrelasparedesyportantounamayor
presión.
•Leyde Avogadro
Alaumentarlamasa,aumentaelnúmerode
moléculasyportantoelnúmerodechoquescontra
lasparedesdelrecipiente.Silasparedesson
elásticas,cederánanteelmayorempujedelas
moléculasyelvolumenaumentará.
Interpretación de las leyes mediante la teoría
cinética

75. •Ley de Dalton de las presiones parciales
Lasmoléculasnoseatraenorepelenentresí
LaPresiónejercidaporuntipodemoléculanose
afectaráporlapresenciadeotrogas
P
total= ΣP
i
Interpretación de las leyes mediante la teoría
cinética

76. Gases Reales
PV=nRT(gasideal)
aPbajasyaTsuperioresasuspuntosdecondensación
Peroquétantolaleygeneralsedesvíadelarealidad?
PV = constante, PV=nRT=constante
(Z = factor de compresibilidad)
PV=ZnRT
Z=1 (para un gas ideal)
Z > 1 o Z < 1 (para gases reales)
Z=
PV
nRT

77. Producto PV de algunos gases

78. Z como función de la presión para un mol de gas a 300 K

79. Z como factor de la presión para un mol de N
2

80. Puntocríticodeungas
Estádeterminadoporlasituaciónenlacual,porencimadeél,es
imposiblelicuar(condensar)ungas.
Temperaturacrítica(T
c):temperaturaarribadelacual,no
importandoquetangrandesealapresiónaplicada,esimposible
serlicuado.
Presióncrítica(P
c):presiónnecesariaparalicuarelgasaT
c.
Volumencrítico(V
c):volumendelgasalaP
cyT
c
Puntocrítico:elestadodelgasaP
c,T
cyV
cysusvaloressonlas
constantescríticasdelgas.

81. Punto crítico del agua

82. Punto crítico del dióxido de carbono

83. ECUACIÓN DE VAN DER WAALS
Ideóunmodeloteórico-cinéticoparaungasimperfectoenelque
semodificaronlosdospostuladosbásicosdelmodelodelgas
ideal.
Enlugardetratarlasmoléculasdelgascomopartículas
puntualesconmasa,lastratócomoesferasrígidas.
Envezdedecirquenohabríafuerzasentrelasmoléculas,
supusoqueéstasejercíanfuerzasdeatracciónentreellas,loque
conducealacondensaciónencondicionesapropiadasdeTyP.

84. ECUACIÓN DE VAN DER WAALS
[( ) a + P ] (V-nb) = nRT
n
V
2
b: constante de van der Waals(Lmol
-1
)
correciónalvolumen
a: corrección a la presión (L
2
Pa mol
-2
)
fuerzasdeatracción
a =
27RTc
64Pc
b=
RTc
8Pc

85. ECUACIÓN DE BERTHELOT
A bajas presiones
Pesos moleculares de los gases o la densidad

86. Referencias
-Chang,Raimond.Química.7ªed.McGraw-Hill.México.2003.
-Petrucci,R.H.;Harwood,W.S.yHerring,F.G.QuímicaGeneral.
8ªed.PrenticeHall.Madrid.2003.
-Gutiérrez,Alexander;Gutiérrez,Roberto.QuímicaGeneralI,IIyIII.
UniversidadTecnológicadelChocó.Quibdó.1999.
-WhittenW.;Kenet,DavisE.Raymond;Peck,LarryM.Química
general.5
a
ed.McGraw-Hill.España.1998.
-Brown,L.;Theodore,Lemay.;EugeneH,Jr.;BurstenE.Bruce.
QuímicaLacienciacentral.7
a
ed.PrenticeHall.Mexíco.1997.
-Ebbing,DarrellD.Químicageneral.5
a
ed.McGraw-Hill.
México.1997.
-Daub,Willian;Seese,Willian.Química.7
a
ed.Pearson.México.
1996.