Química de los gases: teoría cinético molecular y leyes de los gases
Resumen
El documento resume la teoría cinético molecular de los gases y sus supuestos sobre el movimiento de las moléculas. Después presenta los modelos de gas ideal y gas real, sus propiedades (expansibilidad, compresibilidad, efusión y difusión) y las leyes de los gases: Boyle-Mariotte, Charles, Gay-Lussac, la combinada, Avogadro, los gases ideales y Dalton de las presiones parciales, con sus fórmulas y conversiones de temperatura.
Puntos clave
- La teoría cinético molecular explica el comportamiento de los gases a partir del movimiento independiente de sus moléculas.
- En un gas ideal las moléculas no se atraen ni se repelen entre sí, y sus choques son perfectamente elásticos.
- Ley de Boyle-Mariotte: P1·V1 = P2·V2 a temperatura constante; a más presión, menor volumen.
- Ley de Charles: V1/T1 = V2/T2 a presión constante; la temperatura se mide en grados Kelvin (°K = °C + 273.15).
- Ley de los gases ideales: P·V = n·R·T, con R = 0.082 atm·L/K·mol.
- Ley de Dalton: la presión total es la suma de las presiones parciales, Px = px·Pt, donde px es la fracción molar.
Química:
Ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia.
Cero Absoluto:
Sucede en el momento en que las partículas no están en movimiento.
+ Presión = - Volumen - Presión = + Volumen
1 mol CNPT = 22.4 L Número de Avogadro = 6.022 x 1023
Teoría Cinético Molecular de los Gases
El comportamiento macroscópico de los gases bajo ciertas condiciones (P, V, T, cantidad de materia) se puede explicar con las leyes de los gases.
A nivel molecular, estas leyes NO explican la relación entre las moléculas y el sistema en que se encuentran.
El comportamiento de los gases se explica desde el movimiento independiente de las moléculas de un gas bajo varios supuestos.
Supuesto 1:
Todas las sustancias gaseosas están formadas por moléculas que están separadas en relación a su tamaño. Su volumen es despreciable en comparación al espacio entre ellas.
Supuesto 2:
Las moléculas de un gas se mueven de forma aleatoria en todas las direcciones y colisionan de forma perfectamente elástica.
Supuesto 3:
No hay fuerzas repulsivas o atractivas entre las moléculas del gas.
Supuesto 4:
+ Temperatura = + Movimiento
Gases Ideales (= gas hipotético)
Sus moléculas no se atraen ni repelen entre sí.
Modelo que relaciona la P, T, V y número de moles de una sustancia imaginaria.
Gas Real / Gas No Ideal
Sus moléculas sí se atraen, sí se repelen y sí chocan.
Propiedades de los Gases Ideales
1. Expansibilidad
Aumenta su volumen (+T = +choques = +V).
2. Compresibilidad
-V = +P
3. Efusión
Proceso en que las moléculas de un gas pasan a través de un orificio pequeño desde un recipiente con +P hacia uno de -P.
4. Difusión
Acción en que el gas se aleja del área de concentración alta a una de concentración baja.
Leyes de los Gases
T = (°K)
°K = °C + 273.15 °F = °K / 5 - 259.67 °C = 5 (°F - 32) / 9
n = número de moles
n = moles / MM
Ley de Boyle-Mariotte
P1 * V1 = P2 * V2
+P = -V
Ley de Charles
V1 / T1 = V2 / T2
↳ °K +T = +V
Ley de Gay-Lussac
P1 / T1 = P2 / T2
↳ °K +T = +P
Ley Combinada de los Gases
(P1 * V1) / T1 = (P2 * V2) / T2
↳ °K +P = +T -V = +P
Ley de Avogadro
V1 / n1 = V2 / n2
1 mol = 22.4 L CNPT
1 mol = 6.022 x 1023
Ley de los Gases Ideales
P * V = n * R * T
P = (en atm) V = (en litros) n = (moles) T = (°K) R = 0.082 atm*L / K*mol
Ley de Dalton de las Presiones Parciales
PT * VT = nT * R * T
nT = n1 + n2 + ....
n = masa / MM
Porción molar de cada gas (fracción molar) p = nx / nt
Presiones parciales Px = px * Pt
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Cómo se convierte una temperatura de grados Celsius a Kelvin?
Se suma 273.15 a la temperatura en grados Celsius: °K = °C + 273.15. Las leyes de los gases requieren usar la temperatura en Kelvin.
¿Cuánto ocupa un mol de gas en condiciones normales?
Según el documento, 1 mol de gas en CNPT ocupa 22.4 litros. Además, un mol contiene 6.022 x 10^23 partículas (número de Avogadro).
¿En qué se diferencian un gas ideal y un gas real?
En un gas ideal las moléculas no se atraen ni se repelen entre sí. En un gas real sí se atraen, se repelen y chocan, por lo que el modelo ideal es una aproximación hipotética.
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