Química Separata 9

Academia Preuniversitaria Exitus Virtual 2021 ¡La Disciplina es la Clave del Éxito!
R.D.R. 2827
Curso Grupo I – 2021

Química Separata N°9 Ciencias
ESTADO GASEOSO – LEYES – MEZCLAS - GASES HÚMEDOS

 TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR (T.C.M.)
a) Los gases están compuestos por partículas pequeñísimas llamadas “Moléculas” de forma esférica y de
diámetro despreciable en comparación con las distancias que lo separan.
b) El movimiento de estas moléculas es desordenado, es decir no tienen dirección preferencial.
c) En su movimiento chocan entre sí y con las paredes del recipiente que lo contienen y estos choques serán
completamente elásticos. Es decir; se conserva la cantidad de movimiento y no hay deformación.
d) La energía cinética promedio de las moléculas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del
gas.
 ECUACIÓN DE BOLZTMANN:
3
EC = k.T.
2
Donde:
E C = Energía Cinética Promedio
k = Constante de Bolztmann (k = R/NA)
T = Temperatura Absoluta
R = Constante Universal de los gases
NA = Número de Avogadro
De acuerdo a ésta teoría se cumple las siguientes relaciones:
2
PV = EC
3
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Donde:
P = Presión
V = Volumen
E C = Energía Cinética Promedio
1 2
EC = m. V
2
Donde:
m = masa
V = Velocidad Promedio
Reemplazando se obtiene:
2
2 1 m.V
PV = . m.V 2
 PV 
3 2 3
Para “N” moléculas:
2
m.V
PV = N
3
 VARIABLES DE ESTADO:
Según la Termodinámica un sistema gaseoso está gobernado por tres parámetros o variables: Presión,
Volumen y Temperatura.
1. PRESIÓN (P):
Está dado por un conjunto de choques moleculares contra las paredes del recipiente del gas.
1.1. PRESIÓN ABSOLUTA (P)
Patm = Presión atmosférica

P = Patm + Pman Pman = Presión manométrica
1.2. PRESIÓN MANOMÉTRICA (PMAN)
Presión Relativa del gas.
 = Densidad
Pman =  . g . h g = Gravedad
h = altura
1.3. PRESIÓN ATMOSFÉRICA (PATM):
Es la fuerza que ejerce la masa del aire sobre cada unidad de área de la corteza terrestre.
Patm = 1atm = 760 mmHg al nivel del mar
2. Volumen (V)
Capacidad del gas en el recipiente que lo contiene.
3. Temperatura (T)
Mide la intensidad de la energía cinética promedio de una sustancia. Se mide en escala absoluta de
Kelvin (K)
Condiciones Normales (C.N. ó T.P.N.)
Se dice “Condiciones Normales” o “Temperatura y Presión Normal” cuando:
P = 1 Atm = 760 Torr = 760 mmHg y

T = 0 ºC = 273 K
Volumen Molar (Vm)

Es el volumen ocupado por una mol de un gas a determinadas condiciones de presión y temperatura. A
condiciones normales (C.N. o T.P.N.) una mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22,4 .
Vm a C.N. = 22,4 /mol
GASES IDEALES
Son aquellos gases imaginarios que cumple exactamente con los postulados de la “Teoría Cinético Molecular”.
 LEYES DE LOS GASES IDEALES
1. LEY DE BOYLE – MARIOTE (Proceso Isotérmico)

“A temperatura constante el volumen de una misma masa gaseosa varía en forma inversamente
proporcional a la presión”.
1
Donde: V   PV = K
P
Finalmente: P1.V1 = P2 . V2
V1 P2
Donde:

V2 P1
Representación Gráfica:
P2 2
ISOTERMAS
1
P1
TC
TB
TA
V
V1 V2
Del gráfico: Las temperaturas TA, TB y TC son diferentes
Luego: TC > TB > TA
 P V ó P  V
Densidades a T = constante
(con relación a las presiones)
 2 P2
 = Densidad
1 P1
P = Presión
2. LEY DE CHARLES (Proceso Isobárico)

“A presión constante, el volumen de una masa de gas varía directamente con la temperatura absoluta”.
V
Donde: K
T
V1 T1
Finalmente: 
V2 T2
PA ISÓBARAS
Del Gráfico: Las presiones PA  PB PC
PB Luego PC > PB > PA
PC
V2 2  T  V ó T V
1
V1
T1 T2 T(K)
Densidades a P = Constante (con relación a las temperaturas)
 2 T1

1 T2
3. LEY DE GAY – LUSSAC (Proceso Isócoro)

“A Volumen constante, la presión de una masa de gas varía directamente con la temperatura absoluta”
P
Donde: K
T
P1 T1
Luego: 
P2 T2
VA ISÓCORAS
VB
VC Del gráfico: los volúmenes VA, VB y VC son

P2 2 diferentes
1
P1  T P ó T P
T1 T2 T(K)
LEY GENERAL DE LOS GASES IDEALES

“El volumen de un gas varía directamente con la temperatura absoluta e inversamente con la presión”
P1V1 P2 V2 P3V3
 
T1 T2 T3
Gráfico:
P
P1 1 2
P3 3
V1 V2 V
 DENSIDAD DE LOS GASES (CON RELACIÓN A SU PRESIÓN Y TEMPERATURA)
MASA = CONSTANTE
P1 P
 2
1.T1  2 .T2
 = Densidad P = Presión
T = Temperatura
 UNIDADES DE PRESIÓN A C.N. O S.T.P.
P =1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 1033 g/cm² = 14,7 psi = 14,7 Lb/pulg²
1 atm = 101325 Pa = 101,325 kPa

1 Pa = N . m-2
T = 0ºC = 273 K = 32ºF = 492 R
 ECUACIÓN UNIVERSAL DE LOS GASES IDEALES
P.V = R.T.n
Donde:
P = Presión absoluta: Atm, torr.
V = volumen: litro (), mL
n = número de moles : mol
R = constante universal de los gases
Atm x  mmHg x 
= 0,082  62,4
mol x K mol x K
T = Temperatura absoluta: K, R
También: P. M = .R.T
 = Densidad M = Peso Molecular
Observación:
La densidad de un gas a C.N. se determina:
M G g / mol
G=
22,4  / mol
 MEZCLA DE GASES
“Es una solución homogénea de dos o más gases, donde cada uno conserva sus características”.
 LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES O DE DALTON
La presión total es igual a la suma de las presiones parciales.
Mezcla Gaseosa = GasA + GasB + GasC
Entonces: PT = PA + PB + PC
-
g A PT = Presión total
+
B PA, PB, PC = Presión parcial de A, B y C
respectivamente.
+
C
Fracción Molar (fm): Relación entre los moles de un gas y el total de moles de la mezcla.
fmA = fracción molar de A

n
f mA  A nA = moles de A
nt nt = moles totales
Propiedad de la fracción molar: f mi 1
fm1 + fm2 + … + fmn = 1
Y la presión parcial:
PA = fmA . PT
 LEY DE LOS VOLUMENES PARCIALES O DE AMAGAT
El volumen total es igual a la suma de los volúmenes parciales de los componentes.
Mezcla Gaseosa = GasA + GasB + GasC
Entonces: VT = VA + VB + VC
-
A VT = Volumen total
+
B
+ VA, VB, VC = Volúmenes parciales de A, B y C
C respectivamente.
Y el volumen parcial en función de fm:
VA = fmA . VT
 PESO MOLECULAR PROMEDIO
M  fmA . M A + fmB . M B + fmC . M c
M  = Peso molecular de la mezcla

fm = fracción molar
 DIFUSIÓN GASEOSA
Es el fenómeno que estudia la velocidad de difusión de un gas o de una mezcla gaseosa a través de un
orificio.
Ley de Graham
r1 y r2 = velocidad de los gases 1 y 2

r1 d2 M2 d1 y d2 = Densidad de los gases
 
r2 d1 M1 M1 y M 2 = pesos moleculares de los gases.
Humedad Relativa (HR)

Es el porcentaje de saturación del vapor de agua en un determinado ambiente.
HR = Humedad relativa
PvH 2O PvH2O = presión de vapor de agua
HR  x 100 PvH2O ºC = Presión de saturación de vapor de agua a una
PvH 2O º C
determinada temperatura.
 GASES RECOGIDOS SOBRE AGUA:
P.G.H. = P.G.S. + PV H2O
P.G.H = Presión de gas húmedo

P.G.S. = Presión de gas seco
PV H2O = Presión de vapor de agua.
HR
PVAPOR DE H2O = x PVH 2O º C
100
Donde:
HR = Humedad relativa
PVH2OºC = Presión de saturación de agua.
PRACTICA
1. Determine la densidad del oxígeno en g/L a las 8. El gas anhídrido nítrico se halla en un recipiente
condiciones de 1 atm y a 18°C: de forma esférica a la presión de 900 mm Hg. Si
mediante un proceso en el cual se mantiene
a) 0,82 b) 1,11 constante la temperatura se logra trasladar todo
c) 1,34 d) 1,82 e) 2,3 el gas anhídrido nítrico a otro recipiente de forma
cúbica cuya arista es igual al radio del recipiente
2. Un tubo al vacio se cerró al fabricarse a una esférico. Hallar la presión final del gas en mm
5
presión de 1.2 10 TORR y 27°C. Si su Hg:
volumen es 1 LITRO. ¿Cuántas moléculas
quedaron en el tubo? a) 4376 b) 100
c) 0,365 d) 3768 e) 62,4
16 14
a) 3,8 10 b) 3,8 10 9. La presión de un gas se triplica al aumentar la
c) 3,8 10 d) 3,8 10
16 14 temperatura en 1076°F para q no varíe su
volumen. ¿Cuál será la temperatura inicial del
e) 6, 0 10
23
gas en °K?:
3. Se dispone de 112 ml. de acetileno  C2 H 2  a a) 27°K

c) 426,5°K
b) 72°K
d) 273°K e) 219°K
77°C y 750mmHg.¿Cuál es la masa del gas en
gramos? 10. La recámara de un escopeta de aire comprimida:
3
a) 0,5 b) 1,0 mide 300cm .Si se acciona el mecanismo de
c) 2,5 d) 1,5 e) 0,1 disparo el aire se comprime hasta el volumen de
50cm3 , al apretar el gatillo, hallar con que
4. Cierto gas se encuentra encerrado en un fuerza sale una bala de la escopeta, si la bala
recipiente a una presión de 624mmHg y 27°C. tiene un diámetro de su base igual a 8
¿Calcule su masa molecular? Si su densidad es milímetros. Suponer que todo el proceso se
1,2g/L a estas condiciones realiza al nivel del mar y a una temperatura
constante.
a) 34 b) 36
c) 42 d) 50 e) 55 a) 23,4 kg. b) 3,11 kg
c) 0,12 kg d) 10 kg e) 62,4 kg
5. Un balón de acero contiene gas carbónico a
17°C y 1034mm Hg de presión. Si el gas tiene un 11. 48g del gas nitrógeno, ocupan un volumen de
calentamiento de 20°C. ¿Cuál será su presión 10L a la presión de 2 atm. Isotérmicamente su
final en atm? volumen se reduce a 4L. Luego isocóricamente
aumenta su presión a 10 atm y su temperatura a
a) 0,87 b) 1,45 327°C. Calcular la temperatura inicial del gas.
c) 1,67 d) 0,99 e) 1,05
a) 37°C b) 27°C c)17°C
6. Se tiene 9 litros de un gas a la temperatura de d) 100°C e) -23°C
27°C y a la presión de 1520mmHg.¿Cuál será su
volumen a C.N.? 12. En un proceso isobárico cierta cantidad de
oxígeno ocupa un volumen de 280ml. a
a) 8,3 b) 15 127°C.¿Cuál será el volumen en ml., cuando la
c) 16,4 d) 22,4 e) 5,3 temperatura desciende en 100°C?
7. La densidad de un determinado gas a la a) 350 b) 410

temperatura T y presión P es 0,26g/L. Si la c) 320 d) 210 e) 172
temperatura absoluta disminuye en un 40% y la
presión se incrementa en 20%. ¿Cuál es el valor 13. Se tiene 4g. de H 2 y O2 en recipientes de igual
de la nueva densidad?
capacidad y sometidos a condiciones de
a) 0,26 b) 2,6 Avogadro. Calcular la masa de O2 .
c) 0,42 d) 4,2 e) 0,52 a) 32g b) 74g
c) 84g d) 94g e) 64g
14. Una mezcla de hidrógeno y oxígeno las 20. Cierto volumen de oxigeno se demora en
presiones parciales ejercidas son 0.56 y 0,32
pasar 2 2 minutos por un efusiometro.
atm. respectivamente. Determine la fracción
Determinar el tiempo que se demora en pasar
molar del gas hidrógeno.
igual volumen de una mezcla de 2 yCO CO
a) 0,70 b) 0,64 cuyas presiones parciales están en relación de 3
c) 0,60 d) 0,54 e) 0,30 a 1 respectivamente:
15. Se tiene una mezcla de los gases N 2 , O2 y CO2 , 5 10

a) b)
si las presiones parciales que ejerce cada gas
son iguales. Halle la relación: 3 5 5 10 4 5
c)
W N2  2 d) 3 e) 3
E , W  peso
WO2  21. A partir de 0,2 Kg de carburo de calcio con una
pureza de 60% y agua en exceso. ¿Qué
volumen de acetileno (etino) se producirá a C.N?
a) 3/5 b) 4/3
c) 11/8 d) 7/8 e) 5/3 CaC2  H 2 O  C2 H 2  Ca(OH ) 2
16. Para que no varíe la temperatura de un gas a) 28L b) 35L
contenido en un cierto balón cuya presión c) 42L d) 60L e) 71L
disminuye en 30%, fue necesario que su
volumen inicial de 4,9 L se incremente hasta el 22. A condiciones normales se tiene 89,6L de
valor de…: amoníaco qué volumen de nitrógeno a 27° y 4,1
atm se producirá según la siguiente reacción:
a) 6 L
c) 8 L
b) 7 L
d) 5 L e) 9 L NH3 g   Cl2 g  N2 g   HCl g 
17. Se tiene una mezcla de CO2 y NH 3 ; si la a) 44,8 l b) 22,4 l

fracción molar del primero excede en 2/5 a la del c) 12 l d) 24 l e) 48 l
segundo. Determinar la masa molecular
aparente de la mezcla gaseosa. 23. Calcule el volumen en litros de O2 medidas a
condiciones normales que se obtiene por la
a) 30,8 b) 35,9 descomposición de 136g de peróxido de
c) 40,8 d) 18,1 e) 22,4 Hidrógeno de acuerdo a la reacción:
H2O2 l   H2O l   O2 g 
18. Una mezcla gaseosa formada por C4 H10 y vapor
de agua tiene en condiciones normales una a) 22.4 b) 44,8
densidad de 2 g/L. Calcular el porcentaje en c) 56,0 d) 63,5 e) 72,0
moles de C4 H10 en la mezcla gaseosa:
24. El volumen de una burbuja de aire aumenta 4
a) 67% b) 72% veces su tamaño al ascender desde el fondo de
c) 80% d) 90% e) 95% un lago hasta la superficie. Si la temperatura del
agua es uniforme determine la profundidad del
19. Un gas se difunde 3 veces más rápido que otro: agua.
si el peso molecular del primero es 14 ¿Cuál es
el peso molecular del segundo gas?: a) 20.66 cm b) 41.32 m
c) 41.32 cm d) 20.66 m e) 82.64 m
a) 112 b) 116
c) 126 d) 186 e) 192
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ESTADO GASEOSO – LEYES – MEZCLAS - GASES HÚMEDOS

De acuerdo a ésta teoría se cumple las siguientes relaciones:

1.1. PRESIÓN ABSOLUTA (P)

Patm = Presión atmosférica

1.2. PRESIÓN MANOMÉTRICA (PMAN)

Presión Relativa del gas.

1.3. PRESIÓN ATMOSFÉRICA (PATM):

Patm = 1atm = 760 mmHg al nivel del mar

Condiciones Normales (C.N. ó T.P.N.)

Se dice “Condiciones Normales” o “Temperatura y Presión Normal” cuando:

P = 1 Atm = 760 Torr = 760 mmHg y

Volumen Molar (Vm)

Vm a C.N. = 22,4 /mol

 LEYES DE LOS GASES IDEALES

1. LEY DE BOYLE – MARIOTE (Proceso Isotérmico)

Del gráfico: Las temperaturas TA, TB y TC son diferentes

Luego: TC > TB > TA

2. LEY DE CHARLES (Proceso Isobárico)

Densidades a P = Constante (con relación a las temperaturas)

3. LEY DE GAY – LUSSAC (Proceso Isócoro)

VC Del gráfico: los volúmenes VA, VB y VC son

LEY GENERAL DE LOS GASES IDEALES

 DENSIDAD DE LOS GASES (CON RELACIÓN A SU PRESIÓN Y TEMPERATURA)

 UNIDADES DE PRESIÓN A C.N. O S.T.P.

1 atm = 101325 Pa = 101,325 kPa

T = 0ºC = 273 K = 32ºF = 492 R

 ECUACIÓN UNIVERSAL DE LOS GASES IDEALES

 = Densidad M = Peso Molecular

La densidad de un gas a C.N. se determina:

 LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES O DE DALTON

La presión total es igual a la suma de las presiones parciales.

Mezcla Gaseosa = GasA + GasB + GasC

fmA = fracción molar de A

Propiedad de la fracción molar: f mi 1

fm1 + fm2 + … + fmn = 1

 LEY DE LOS VOLUMENES PARCIALES O DE AMAGAT

El volumen total es igual a la suma de los volúmenes parciales de los componentes.

Mezcla Gaseosa = GasA + GasB + GasC

Y el volumen parcial en función de fm:

 PESO MOLECULAR PROMEDIO

M  fmA . M A + fmB . M B + fmC . M c

M  = Peso molecular de la mezcla

r1 y r2 = velocidad de los gases 1 y 2

Humedad Relativa (HR)

 GASES RECOGIDOS SOBRE AGUA:

P.G.H. = P.G.S. + PV H2O

P.G.H = Presión de gas húmedo

3. Se dispone de 112 ml. de acetileno  C2 H 2  a a) 27°K

7. La densidad de un determinado gas a la a) 350 b) 410

15. Se tiene una mezcla de los gases N 2 , O2 y CO2 , 5 10

17. Se tiene una mezcla de CO2 y NH 3 ; si la a) 44,8 l b) 22,4 l

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