Leyes Fundamentales de los Gases y Conceptos Clave en Química

Conceptos Fundamentales y Leyes de los Gases

Número de Avogadro

Número de Avogadro: 1 mol de moléculas ocupa un volumen de 22.4 L (en condiciones normales de presión y temperatura).

Temperatura (T)

Relación entre las escalas:

• T(K) = T(°C) + 273
• T(°F) = T(°C) * 1.8 + 32

En los cálculos con gases, siempre se debe expresar la temperatura en Kelvin (K).

Punto de ebullición del agua: 100 °C; Punto de congelación del agua: 0 °C.

Presión (P)

Unidades comunes:

• Atmósferas (atm)
• Torr (Torricelli)
• Milímetros de mercurio (mmHg)
• Libras sobre pulgada cuadrada (lb/in² o psi)

Equivalencias:

• 1 atm = 760 mmHg = 760 Torr
• 1 atm = 101.325 Pa
• 1 atm ≈ 14.7 lb/in²
• 1 Torr = 1 mmHg

Volumen (V)

Como 1 L es equivalente a 1 dm³, es decir, a 1000 cm³, tenemos que el mL y el cm³ son unidades equivalentes.

Conversiones comunes:

• 1 L = 1000 mL
• 1 m³ = 1000 L
• 1 galón ≈ 3.785 L

Condiciones Normales de Presión y Temperatura (CNPT)

CNPT: Condiciones Normales de Presión y Temperatura (0 °C, 1 atm).

Leyes de los Gases

Ley de Boyle

Relaciona la Presión (P) y el Volumen (V) de un gas cuando la Temperatura (T) y la cantidad de sustancia (n) son constantes.

La expresión matemática es:

PV = K

(El producto de la presión por el volumen es constante)

El volumen es inversamente proporcional a la presión.

Para dos estados diferentes:

P₁V₁ = P₂V₂

Si la presión aumenta, el volumen disminuye (P↑, V↓).

Si la presión disminuye, el volumen aumenta (P↓, V↑).

Ley de Charles

Relaciona la Temperatura (T) y el Volumen (V) de un gas cuando la Presión (P) y la cantidad de sustancia (n) son constantes.

Matemáticamente:

V/T = K

(El cociente entre el volumen y la temperatura es constante)

El volumen es directamente proporcional a la temperatura (en Kelvin).

Para dos estados diferentes:

V₁/T₁ = V₂/T₂

Si la temperatura aumenta, el volumen aumenta (T↑, V↑).

Si la temperatura disminuye, el volumen disminuye (T↓, V↓).

Ley de Gay-Lussac

Relaciona la Presión (P) y la Temperatura (T) de un gas cuando el Volumen (V) y la cantidad de sustancia (n) son constantes.

La expresión matemática es:

P/T = K

(El cociente entre la presión y la temperatura es constante)

La presión es directamente proporcional a la temperatura (en Kelvin).

Para dos estados diferentes:

P₁/T₁ = P₂/T₂

Si la presión aumenta, la temperatura aumenta (P↑, T↑).

Si la presión disminuye, la temperatura disminuye (P↓, T↓).

Ley Combinada de los Gases

Combina las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac para una cantidad de gas constante (n).

La relación es:

(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂

Ley de los Gases Ideales

Relaciona la Presión, Volumen, Temperatura y cantidad de sustancia (moles) de un gas ideal.

La expresión matemática es:

PV = nRT

Donde:

• P: Presión (en atm)
• V: Volumen (en L)
• n: Número de moles del gas
• T: Temperatura (en K)
• R: Constante universal de los gases = 0.082 (L·atm)/(K·mol)

Otras Leyes Fundamentales de la Química

• Ley de Conservación de la Materia (Lavoisier)
• Leyes de las Proporciones Definidas o Constantes
• Leyes de las Proporciones Múltiples (Dalton)
• Leyes Recíprocas
• Ley de Avogadro