Semana 2:

Ley de los gases ideales.

Estequiometría de gases

Joel Rengifo/ Elsa Huamán /Jhonny V.

Temario
Leyes de los gases ideales.
 Estequiometria de gases.
 3
Elementos que existen como gases a 250C y 1 atmosfera
 Caracteristicas Fisicas
5 de Gases
• ClO2(g)+H2OClO2(ac)
• Adoptan la forma y el volumen del recipiente que los
contiene.
• Se consideran los mas compresibles de los estados de la
materia.
• Cuando se encuentran confinados en el mismo recipiente
se mezclan en forma completa y uniforme.
• Tienen densidades mucho menores que los solidos y
liquidos.

Gas NO2
 6

Fuerza
Presion = Area

(fuerza = masa x aceleracion)

Unidades de Presion

1 pascal (Pa) = 1 N/m2

1 atm = 760 mmHg = 760 torr
1 atm = 101,325 Pa
 7

10 miles 0.2 atm

4 miles 0.5 atm

Sea level 1 atm

 Manometros usados para medir
8 la presion del Gas

tubo cerrado Tubo abierto

a) La presión del gas es menor que b) La presión del gas es mayor que
la presión atmosférica. la presión atmosférica.
 Aparatos para estudiar la 9relation entre la
Presión y el Volumen de un Gas
a) Los niveles
c) Al triplicar la
del mercurio son b) Al duplicar la presión, el
iguales y la presión mediante la volumen del gas
presión del gas adición de más disminuye a un
es igual a la mercurio, el tercio del valor
presión volumen del gas se original.
atmosférica (760 reduce a 50 mL.
mmHg). El
volumen del gas
es de 100 mL.

Cuando P (h) aumenta V disminuye

 Ley de 10Boyle

P a 1/V
P x V = constante Temperatura constante
P1 x V1 = P2 x V2 Cantidad Constante de gas
 11
Una muestra de cloro gaseoso ocupa un volumen de 946 mL a
una presion de 726 mmHg. Calcule la presion del gas (en
mmHg) si el volumen se reduce a temperatura constante a 154
mL.?

P x V = constante
P1 x V1 = P2 x V2
P1 = 726 mmHg P2 = ?
V1 = 946 mL V2 = 154 mL

P1 x V1 726 mmHg x 946 mL

P2 = = = 4460 mmHg
V2 154 mL
Variacion en Volume de Gas con 12Temperatura a Presión
constante

Cuando T aumentaV aumenta

Variacion del Volumen del Gas
13 con la Temperatura a

Presión Constante

Ley de Charles
y Gay-Lussac

VaT Temperatura debe estar

V = constante x T en Kelvin
V1/T1 = V2 /T2 T (K) = t (0C) + 273.15
 14
Una muestra de gas de monoxido de carbono ocupa 3.20 L a
125 0C. ¿A que temperatura el gas ocupará un volume de
1.54 L si la presion se mantiene constante?

V1 /T1 = V2 /T2

V1 = 3.20 L V2 = 1.54 L
T1 = 398.15 K T2 = ?
T1 = 125 (0C) + 273.15 (K) = 398.15 K

V2 x T1 1.54 L x 398.15 K
T2 = = = 192 K
V1 3.20 L
 15

Ley de Dalton
Ley de las presiones parciales, para el cálculo de las presiones
parciales de una mezcla de gases aplicando la
ley de los gases ideales a cada componente.

Pt  PA  PB  PC  ...
Ley de las proporciones múltiples, utilizada en estequiometría

PT nT

PA n A
Mag. Quim. Elsa Huaman P.
 16

Leyes de los gases. Dalton

En mezcla de gases A y B.
PA/PB se tiene:
PA = XAPT
Del mismo modo para PB = XBPT

XA + XB = 1

X= Fracción Molar.
Mag. Quim. Elsa Huaman P.
 17

Ejercicios
Una mezcla de gases de helio y neon se recogió
sobre agua a 28ºC y 745 mmHg. Si la presión
parcial del helio es 368 mmHg ¿Cuál es la presión
parcial del Neon, en atmósferas? (La presión de
vapor de agua a 28ºC es 28,3 mmHg).
Rpta.0,46atm

Mag. Quim. Elsa Huaman P.

 18

Ley de Avogadro
V a numero de moles (n) Temperatura constante
V = constante x n Presión constante

V1 / n1 = V2 / n2
 19
Se quema Amoniaco en oxigeno para formar oxido nitrico (NO)
y vapor de agua. Cuantos volumenes de NO se obtienen de un
volume de amoniaco a igual temperatura y presion?

4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O

1 mol NH3 1 mol NO

A T y P constante

1 volumen NH3 1 volumen NO

 Resumen de leyes
20 de Gases

Ley de Boyle
Ley de Charles 21
 22

Ley de Avogadro
 Ecuacion de gases Ideales
23

Ley de Boyle: P a 1 (a n y T constante)

V
Ley de Charles: V a T (a n y P constante)
Ley de Avogadro: V a n (a P y T constante)

nT
Va
P
nT nT
V = constante x =R R es la constante de
P P gases
PV = nRT
Las condiciones 0 0C y atm son24llamados standard
temperatura and presion (STP).

Experimentos muestran que a STP, 1 mol de un

gas ideal ocupa 22.414 L.

PV = nRT
PV (1 atm)(22.414L)
R= =
nT (1 mol)(273.15 K)

R = 0.082057 L • atm / (mol • K)

 25
Cual es el volumen (en litros) ocupado por 49.8 g de HCl a
STP?
T = 0 0C = 273.15 K

P = 1 atm
PV = nRT 1 mol HCl
nRT n = 49.8 g x = 1.37 mol
V= 36.45 g HCl
P
L•atm
1.37 mol x 0.0821 mol•K
x 273.15 K
V=
1 atm

V = 30.7 L
El argon es un gas inerte que se 26emplea en los focos para
retrasar la vaporizacion del filamento del tungsteno. Cierto foco
que contiene argon a 1.20 atm y 18 oC se calienta a 85 oC
a volumen constante. Calcule su presion final (en atm).

PV = nRT n, V y R son constantes

nR
= P = constante P1 = 1.20 atm P2 = ?
V T
T1 = 291 K T2 = 358 K
P1 P2
=
T1 T2
T2
P2 = P1 x = 1.20 atm x 358 K = 1.48 atm
T1 291 K
 27

Cálculo de Densidad (d)

m PM m es la masa del gas en g

d= =
V RT M es la masa molar del gas

Masa Molar (M ) de una sustancia gaseosa

dRT
M= d es la densidad del gas en g/L
P
 28
Un recipiente de 2.10 L contiene 4.65 g de un gas a 1.00
atm y 27.0 oC. a) Cual es la masa molar del gas?

dRT m 4.65 g g
M= d= = = 2.21
P V 2.10 L L

g L•atm
2.21 L x 0.0821 mol•K
x 300.15 K
M=
1 atm

M = 54.5 g/mol
La densidad de un compuesto orgánico gaseoso es
3,38g/L a 40º C y 1,97 atm ¿Cuál es su masa molar?
 Estequiometría
30 de los gases

Caul es el volume de CO2 producido a 37 0C y 1.00 atm cuando

5.60 g de glucose son usados en la reacción:
C6H12O6 (s) + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 6H2O (l)

g C6H12O6 mol C6H12O6 mol CO2 V CO2

1 mol C6H12O6 6 mol CO2

5.60 g C6H12O6 x x = 0.187 mol CO2
180 g C6H12O6 1 mol C6H12O6

L•atm
0.187 mol x 0.0821 x 310.15 K
nRT mol•K
V= = = 4.76 L
P 1.00 atm
Ley de las Presiones
31 Parciales de Dalton
V y T son constantes
Considere un caso en el cual dos32gases, A y B, estan en un
recipiente de volumen V.

nART
PA = nA es el numero de moles de A
V
nBRT nB es el numero de moles de B
PB =
V
nA nB
PT = PA + PB XA = XB =
n A + nB nA + n B

PA = XA PT PB = XB PT

n
Pi = Xi PT Fraccion molar (Xi ) = i
nT
 33
Una muestra de gas natural contiene 8.24 moles de CH4, 0.421
moles de C2H6, y 0.116 moles de C3H8. Si la presion total de
los gases es 1.37 atm, ¿Cual es la presion parcial del propano
(C3H8)?

Pi = Xi PT PT = 1.37 atm

0.116
Xpropano = = 0.0132
8.24 + 0.421 + 0.116

Ppropano = 0.0132 x 1.37 atm = 0.0181 atm

Aparato para recolectar34un gas en agua

2KClO3 (s) 2KCl (s) + 3O2 (g)

PT = PO2 + PH 2O
 35
Vapor de Agua y Temperatura
 Teoría Cinética Molecular
36 de Gases
1. Un gas esta compuesto de moléculas que están separadas
por distancias mucho mayores que sus propias
dimensiones. Las moléculas pueden considerarse como
“puntos”, es decir, poseen masa pero tienen un volumen
insignificante.
2. Las moléculas de los gases están en continuo movimiento
en dirección aleatoria y con frecuencia chocan unas contra
otras. Las colisiones entre las moléculas son perfectamente
elásticas,
3. Las moléculas de los gases no ejercen entre si fuerzas de
atracción o de repulsión.
4. La energía cinética promedio de las moléculas es
proporcional a la temperatura del gas en kelvin. Dos gases
a la misma temperatura tendrán la misma energía cinética
promedio.
KE = ½ mu2
 Teoria cinetica de
37 gases y …

• Compresibilidad de Gases
• Ley de Boyle
P a la rapidez de la colision en las paredes
Rapidez de Colision a densidad numérica
Densidad numerica a 1/V
P a 1/V
• Ley de Charles
P a rapidez de la colision en las paredes
Rapidez de Colision a energia cinetica promedio de
moleculas de gas
Energia cinetica promedio a T
PaT
 Teoria Cinetica de
38 gases y …

• La Ley de Avogadro
P a la rapidez de la colision en las paredes
Rapidez de Colision a densidad numérica
Densidad numerica a n
Pan
• La Ley de Dalton de presiones parciales
Las moléculas no se atraen ni se repelen entre sí
P ejercido por un tipo de molécula no se ve afectado por la
presencia de otro gas
Ptotal = SPi
 39

La distribución de
rapidez de tres gases
diferentes
A igual temperature.

La distribucion de rapidez
de las moleculas de gas
nitrogeno a tres
temperaturas diferentes.

urms =  3RT
M
 40
La difusión de gases es la mezcla gradual de moléculas de un gas con
moléculas de otro en virtud de sus propiedades cinéticas.


r1 M2
=
r2 M1

Camino molecular
NH4Cl

NH3 HCl
17 g/mol 36 g/mol
La efusion de gas es el proceso por
41 el cual el gas bajo presión

escapa de un compartimento de un recipiente a otro al pasar a

través de una pequeña abertura


r1 t2 M2
= =
r2 t1 M1

El níquel forma un compuesto gaseoso de la fórmula Ni (CO) x

¿Cuál es el valor de x dado que bajo las mismas condiciones el
metano (CH4) se derrama 3,3 veces más rápido que el compuesto
r1 2
r1 = 3.3 x r2 M2 = ( )r2
x M1 = (3.3)2 x 16 = 174.2

M1 = 16 g/mol 58.7 + x • 28 = 174.2 x = 4.1 ~ 4

 42

Ejercicios.
1.-¿Qué masa de NH4Cl sólido se formo cuando se mezclaron
73g de NH3 con una masa igual de cloruro de hidrogeno?
¿Cual es el volumen del gas remanente, medido a 14,0ºC y
752mmHg? Rpta. 54,6L.
2.-El etanol se quema, según:
C2H5OH(l) +O2 (g) CO2(g) +H2O(l)
Determine los litros de aire a 35ºC y 790mmHg que se
requieren para quemar 227g de etanol. Suponga que el aire
contiene 21% de oxigeno en volumen. Rpta. 1 715,89L

Mag. Quim. Elsa Huaman P.

 43

Adicional Estequiometria de gases

3.-Una masa de gas ocupa un volumen de 10 dm3 a 6ºC y 790
torr ¿Cuál será el volumen en STP? Rpta: 10,17L
4. Una masa de gas ocupa un volumen de 20 litros a 14ºC de
temperatura y 750 torr de presión; hallar el volumen en SPT?
Rpta: 18,77 L.
5.El volumen de una cantidad de dióxido de azufre a 18ºC y
200.000 Pa es 0,5 m3 Calcular su volumen a –18ºC y 273.311
Pa. Rpta: 0,32 m3
6.-A cuántas atmósferas de presión debe someterse un litro de
gas medido a 1 atm y 20 ºC para comprimirlo a la mitad del
volumen cuando la temperatura es de 40ºC? Rpta: 2,13 atm.
7.-.Dados 20 litros de amoníaco a 5ºC y 760 mm Hg Determinar
su volumen a 30ºC y 800 mm Hg? Rpta: 20,7L.
8.-¿Cuál será la presión en atmósfera de un gas a 85 °C, sabiendo
que a 25°C es de 625 mmHg? Rpta P= 0.987atm.
Mag. Quim. Elsa Huaman P.
Gracias