Leyes Fundamentales de los Gases y Balanceo de Ecuaciones Químicas
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Leyes Fundamentales de los Gases
Ley de Boyle
Concepto
La Ley de Boyle establece que, a temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión.
Fórmula
Despeje de Incógnitas
- Para
- Para
Ejemplo
Si un gas ocupa un volumen de 4 L a una presión de 2 atm, ¿cuál será el nuevo volumen si la presión se incrementa a 4 atm, manteniendo la temperatura constante?
Ley de Charles
Concepto
La Ley de Charles establece que, a presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura expresada en Kelvin.
Fórmula
Despeje de Incógnitas
- Para
- Para
Ejemplo
Un gas tiene un volumen de 3 L a 300 K. ¿Qué volumen tendrá a 600 K si la presión se mantiene constante?
Ley de Gay-Lussac
Concepto
La Ley de Gay-Lussac establece que, a volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura expresada en Kelvin.
Fórmula
Despeje de Incógnitas
- Para
- Para
Ejemplo
Un gas tiene una presión de 5 atm a 300 K. ¿Cuál será la nueva presión a 450 K si el volumen se mantiene constante?
Ley Combinada de los Gases
Concepto
La Ley Combinada de los Gases integra las tres leyes anteriores (Boyle, Charles y Gay-Lussac) y describe la relación entre presión, volumen y temperatura de un gas cuando estas variables cambian simultáneamente.
Fórmula
Despeje de Incógnitas
- Para
- Para
Ejemplo
Un gas tiene un volumen de 2 L, una presión de 1 atm y una temperatura de 273 K. ¿Cuál será el volumen si la presión cambia a 2 atm y la temperatura a 546 K?
Ley de Dalton de las Presiones Parciales
Concepto
La Ley de Dalton establece que en una mezcla de gases ideales, la presión total es la suma de las presiones parciales de los gases individuales que la componen.
Fórmula
Despeje de Incógnitas
- Para
Ejemplo
En una mezcla de gases, la presión total es de 10 atm y las presiones parciales de dos de los gases individuales son 3 atm y 4 atm. ¿Cuál es la presión parcial del tercer gas?
Métodos de Balanceo de Ecuaciones Químicas
Método de Tanteo o Simple Inspección
Concepto
Es un método sencillo utilizado para balancear ecuaciones químicas, asegurando que el número de átomos de cada elemento sea el mismo en ambos lados de la ecuación (reactivos y productos).
Pasos
- Verificar los elementos: Identificar todos los elementos presentes en la ecuación.
- Ordenar los elementos: Se recomienda seguir un orden específico: primero metales, luego no metales, seguido de hidrógeno y finalmente oxígeno.
- Balancear la ecuación química: Ajustar los coeficientes estequiométricos frente a las fórmulas de los compuestos hasta igualar el número de átomos de cada elemento.
- Aplicar la Ley de Conservación de la Materia: Confirmar que la cantidad de materia se conserva, es decir, que el número de átomos de cada elemento es igual en reactivos y productos.
Método Algebraico o Matemático
Concepto
Este método consiste en asignar incógnitas (letras) a cada una de las especies químicas presentes en la ecuación y resolver un sistema de ecuaciones lineales para encontrar los coeficientes estequiométricos.
Pasos
- Asignar incógnitas: Asignar una letra del abecedario (ej. a, b, c, d) a cada compuesto o elemento en la ecuación química.
- Formular ecuaciones por elemento: Para cada elemento, crear una ecuación lineal donde la suma de los átomos del elemento en los reactivos sea igual a la suma de los átomos del elemento en los productos, multiplicados por sus respectivas incógnitas.
- Elegir una incógnita y asignarle un valor: Seleccionar la letra que más se repita en las ecuaciones y asignarle un valor numérico (comúnmente 2) para facilitar los cálculos.
- Despejar las incógnitas restantes: Resolver el sistema de ecuaciones para encontrar los valores de las demás incógnitas.
- Asignar los coeficientes: Sustituir las letras en la ecuación química original por los valores numéricos obtenidos. Si resultan fracciones, multiplicar toda la ecuación por el mínimo común múltiplo de los denominadores para obtener números enteros.
- Verificación por tanteo (opcional): Si alguna parte de la ecuación no se balanceó completamente o para verificar, se puede realizar un ajuste final por el método de tanteo.
- Confirmar la Ley de Conservación de la Materia: Asegurarse de que el número de átomos de cada elemento es idéntico en ambos lados de la ecuación.