Informe 1 PeSos Moleculares (2) - 1
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Informe 1 PeSos Moleculares (2) - 1
Victor Meyer
Cbba-Bolivia
U.M.S.S
INTRODUCCIÓN
Algunos de los sustratos y productos del metabolismo son gases, por ejemplo: oxígeno, dióxido
de carbono, nitrógeno e hidrógeno. Por tanto, es importante entender algunas de sus
propiedades características.
El estado gaseoso es el más simple de los tres estados fundamentales de la materia (gaseoso,
líquido y sólido). Un gas difiere de la materia en estado líquido o sólido en que no posee un
volumen intrínseco, es decir, que ocupa todo el volumen de cualquier espacio cerrado donde se
encuentra. Esta y otras propiedades de los gases se interpretan en términos de la teoría
cinética de los gases. En principio, se debe puntualizar que cuando se habla de un "gas"
generalmente estamos considerando un "gas perfecto o ideal", cuyo comportamiento está
dictado por las diversas leyes de los gases. Todos los "gases reales" (He, Cl2, CO2, NH3),
difieren en algún grado de los imaginarios gases ideales, pero es más conveniente definir las
propiedades de un gas ideal y señalar luego las desviaciones particulares con respecto a este
ideal. De acuerdo con la teoría cinética, el gas ideal está compuesto por partículas
extremadamente pequeñas (sus moléculas) que poseen un movimiento continuo, al azar e
independiente. Durante su movimiento al azar, las moléculas chocan incesantemente contra las
paredes del recipiente y es este continuo bombardeo de las paredes lo que se conoce como,
presión del gas. Las "partículas" componentes del gas perfecto son absolutamente elásticas y
rebotan con una energía igual a la que tenían en el momento del choque. Esto parece
razonable, porque si no fuera así, la presión de un gas contenido en un recipiente a volumen y
temperatura constantes disminuiría progresivamente con el tiempo. Además las moléculas de
un gas ideal no deben ocupar volumen (lo cual confirma que el gas ideal es una ficción útil).
1.1. OBJETIVOS
Desarrollada por Ludwig Boltzmann y Maxwell. Nos indica las propiedades de un gas a
nivel molecular.
Todo gas está formado por pequeñas partículas esféricas llamadas moléculas.
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1.2.2.1. Ideales
La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético
formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y que chocan
con choques perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética).
Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los
gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.
Donde:
= Presión
= Volumen
= Moles de gas
= Constante del gas ideal
= Temperatura en Kelvin
Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles (n) es constante;
n=cte), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la
presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.
1.2.2.2. Reales
Los gases reales son los que en condiciones ordinarias de temperatura y presión se
comportan como gases ideales; pero si la temperatura es muy baja o la presión muy
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alta, las propiedades de los gases reales se desvían en forma considerable de las de
los gases ideales.
El aire pesa y ejerce una presión sobre los objetos y las personas. Asimismo es muy
compresible por lo que es más denso en las capas bajas de la atmósfera, donde también
la presión es mayor. A mayor peso del aire, mayor presión. La presión debida al peso del
aire se denomina presión atmosférica, la cual se mide con el barómetro y se expresa en
hectopascales (hPa), siendo un hPa igual a un milibar (mb).
MANOMETRO BAROMETRO
Presión Manométrica
Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de
un elemento que se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la
presión atmosférica que existe, si el valor absoluto de la presión es constante y la
presión atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye; esta diferencia
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Una tercera característica del punto crítico es el volumen crítico, que es el volumen que
ocuparía un mol de gas a su temperatura y presión críticas. Estas tres cantidades, la
temperatura, presión y volumen críticos, se denominan conjuntamente constantes críticas
de una sustancia.
Del Guide and Data Book de ASHRAE se relaciona la cantidad de humedad que puede
contener el aire en condiciones saturadas, la cual se relaciona a continuación:
Si una muestra de aire se calienta sin añadir o quitar humedad, el punto se movería a la
derecha sobre una línea horizontal, aumentando la temperatura de bulbo seco; sin variar
humedad.
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En el siguiente ejemplo, se tiene una muestra de aire - punto A - con una temperatura de
bulbo seco de 80 ºF, que contiene 0.011 lb de humedad. Si esta muestra se enfría hasta
alcanzar la línea de saturación -punto B-, en donde no puede contener más vapor de
agua. Esta temperatura es de 59,7 ºF; esta temperatura se conoce con el nombre de
punto de rocío de la muestra.
Esto motivó que fuera invitado a París, donde llegó a ser Jean- Baptiste Dumas
tutor de Thénard, en el curso de química en la Escuela
Politécnica, y fue nombrado profesor en el Ateneo. Mientras estaba en estas
posiciones, publicó investigaciones relacionadas con la densidad del vapor de los
elementos, sobre fórmulas de alcoholes y éteres, además de sus memorias sobre la
ley de substitución de compuestos orgánicos, y su trabajo sobre los tipos químicos, lo
que le proporcionó una ilustre posición en la investigación química.
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En un inicio fue un orador sin mayor elocuencia, pero por medio de la práctica,
adquirió dotes de la elocuencia y esto le trajo también gran celebridad. Dumas llegó a
ser también profesor en la Escuela de Medicina, una posición ante la cual renunció a
favor de Wurtz, uno de sus estudiantes más distinguidos. Sus académicos incluyeron
figuras ilustres tales como H. Sante-Claire Deville, Wurtz, Debray, Pasteur y otros.
Los siguientes materiales y reactivos son para el método de dumas y para el de Victor meyer
1.4. PROCEDIMIENTO
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EXPERIMENTO DE DUMAS
No afecta al
Introducir aproximadamente 0.5 experimento no
ml de cloroformo (m1) introducir la
Recordar tapar bien el cantidad exacta
balón con el tapón
Sumergir el balón en el agua
previamente calentada Es necesario una
pinza metálica para
Anotar la temperatura a la evitar quemaduras
Esperar que el agua hierva
que hierve el agua
Verificar si la muestra de
cloroformo se ah evaporado
Introducir el cloroformo en el
microtubo aprox. 1/3
El cloroformo se evapora
Calcular el volumen
desplazado
1.5. DIAGRAMA
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1.8. CUESTIONARIO
Las condiciones de una muestra de aire que presenta una humedad relativa del 100% se
indicará sobre la línea de saturación. A partir de allí disminuye el contenido de humedad
específica en relación a las temperaturas de bulbo seco.
En el ejemplo ilustrado, una libra de aire a 75 ºF de bulbo seco, tendrá 0.01882 lb de agua -
punto A - en la línea de saturación - 100% de humedad relativa -. Un punto B con una
humedad relativa del 50 % contiene 0.0094 lb de agua. Es decir se puede determinar para
cada condición de humedad relativa las condiciones de humedad a una temperatura
constante o variable.
¿En qué condiciones los gases asemejan su comportamiento al del gas ideal?
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables P (presión), V (volumen) y
T (temperatura absoluta) con la cantidad de gas en base a experiencias en el laboratorio.
Estas variables no son independientes entre si, sino que cada una de ellas es siempre
función de las otras. Para que un gas se pueda considerar ideal ha de cumplir las dos
condiciones siguientes:
Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases
monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.
Qué expresa el factor de compresibilidad Z, cuánto vale este para un gas ideal, y
para un gas real?
El factor de compresibilidad Z es un factor que compensa la falta de idealidad del gas, así
que la ley de los gases ideales se convierte en una ecuación de estado generalizada.
Una forma de pensar en z es como un factor que convierte la ecuación en una igualdad. Si
sé grafica el factor de compresibilidad para una temperatura dada contra la presión para
diferentes gases, se obtienen curvas. En cambio, si la compresibilidad se grafica contra la
presión reducida en función de la temperatura reducida, entonces para la mayor parte de
los gases los valores de compresibilidad a las mismas temperatura y presión reducidas
quedan aproximadamente en el mismo punto.
Si el valor de Z es igual a 1 esto indica que el gas se comporta como ideal. Si el valor de Z
es mayor o menor que 1 el gas se comporta como un gas real. Mientras mas grande sea la
desviación del valor de Z con respecto a 1, mayor es la desviación del comportamiento
respecto al comportamiento ideal del gas.
Aparte de las ecuaciones del gas ideal y del gas de Van del Waals, ¿Qué otras
ecuaciones de estado conoce?
La primera y más sencilla ecuación de estado, es la ecuación para el gas ideal, que
proviene de la combinación de dos leyes: la ley de Boyle y la de Gay-Lussac o Charles. La
expresión de esta ecuación es [2, 3]:
Nótese que Vc se refiere al volumen crítico molar en estas tres últimas ecuaciones.
La ecuación de Van der Waals puede ser considerada como la "ley del gas ideal
mejorada", por las siguientes razones:
1. Trata a las moléculas como partículas con volumen, no como puntos en el espacio.
Por ello V no puede ser demasiado pequeño, y trabajamos con (V - b) en lugar de V.
2. Mientras que las moléculas del gas ideal no interaccionan, Van der Waals considera
que unas moléculas atraen a otras dentro de una distancia equivalente al radio de varias
moléculas. No provoca efectos dentro del gas, pero las moléculas de la superficie se ven
atraídas hacia el interior. Vemos esto al disminuir la presión exterior (usada en la ley del
gas ideal), por ello escribimos (P + algo) en lugar de P. Para evaluar este 'algo',
examinaremos la fuerza de atracción actuando en un elemento de la superficie del gas.
Mientras que la fuerza que actúa sobre cada molécula superficial es ~ρ, la resultante
La ecuación de Redlich-Kwong
La ecuación de Soave
La ecuación de Peng-Robinson
La ecuación de BWRS
ρ = densidad molar
Donde:
Ecuación de Berthelot
Ecuación de Clausius
Esta ecuación al igual que la de Van der Waals predice un valor para Zc igual a 0,375,
por lo que no es aconsejable utilizar cerca del punto crítEcuación de Clausius
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Esta ecuación de tres parámetros fue propuesta poco después que la ecuación de Van
der Waals. La expresión para esta ecuación es:
donde las constantes b y c son las que describen el tamaño de las moléculas del fluido.
3. Calcular la presión que ejerce 1 mol de Cl2 (g) cuando se encuentra ocupando un
volumen de 2L a 273 K,
a) considerando gas ideal
b) gas real de vander Waals. Los valores de a y b son: a=6,49 atm L 2 /mol2 y b= 0,0562
L/mol.
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b) La densidad de la mezcla.
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6.1. BIBLIOGRAFÍA
http://es.wikipedia.org/wiki/Gas
http://html.rincondelvago.com/ecuaciones-de-estado-en-termodinamica.html
http://ingenegros.com.ar/joomla/index.php?
option=com_remository&Itemid=51&func=startdown&id=58
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales
http://www.compact-cold.com/art2.htm
http://www.monografias.com/trabajos/gasesreales/gasesreales.shtml
“Métodos experimentales en Fisicoquímica”; SHOEMAKER – GARLAND; pag. 59-62
“Métodos experimentales en Fisicoquímica”; URQUIZA , Manuel ;pag 15-19