GASES Y TEORIA CINETICO-MOLECULAR

Temas Selectos de Química

Semestre Agosto –Diciembre 2015

Capítulo 5. Gases. Sus leyes y comportamiento.

Hojas de Trabajo.

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GASES Y TEORIA CINETICO-MOLECULAR

Propiedades de los Gases.

• Un gas no tiene forma o volumen definidos
• Se distribuye por completo en cualquier contenedor
• Hay una gran distancia entre sus partículas
• Una gas es menos denso que un sólido o un líquido y se puede comprimir

Un modelo para el comportamiento de un gas, llamado teoría cinética molecular, ayuda a entender el comportamiento de los gases.

[pic 1]

[pic 2][pic 3]

Cuando hablamos de un gas, los describimos en términos de cuatro propiedades: presión, volumen, temperatura y la cantidad de gas.

Ejercicios. Propiedades de los gases.

1. Usa la teoría cinética de los gases para explicar cada uno de los siguientes enunciados:

1. Los gases se mueven más rápido a temperaturas más altas

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1. Los gases se pueden comprimir mucho más fácilmente que los líquidos o sólidos

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1. Los gases tienen densidades bajas

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1. Puedes percibir un olor desde muy lejos

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1. Identifica la propiedad que se mide de un gas en cada uno de los siguientes casos.

1. 350 K __________________________                    b) espacio ocupado por el gas _______________________

1. 2g de O2________________________                    d) 1.0 atm ____________________________

1. Energía cinetica de las partículas _______________________

1. Un tanque contiene oxigeno (O2) a una presión de 2.0 atm ¿Cuál es la presión en el tanque en las siguientes unidades?

1. __________torr
2. __________lb/in2
3. __________mmHg
4. __________kPa

1. Leyes de los Gases.

1. Presión y Volumen (ley de Boyle)

        El volumen (V) de un gas cambia inversamente con la presión (P) del gas en tanto no haya cambio en la temperatura (T) o cantidad de gas (n).[pic 4]

       [pic 5]

P1=presión inicial

P2 = presión final

V1= volumen inicial

V2 = volumen final

1. Temperatura y Volumen (ley de Charles)[pic 6]

        El volumen (V)  de un gas se relaciona directamente con la temperatura   (K) cuando no hay cambio en la presión (P) o la cantidad de gas (n).

 [pic 7]

V1= volumen inicial

V2 = volumen final        

T1 = Temperatura final en Kelvin (K)

T2 = Temperatura final en Kelvin (K)

1. La ley de los gases combinada

Todas las relaciones presión-volumen- temperatura para los gases se pueden combinar en una sola relación llamada ley de los gases combinada, la cual es útil para estudiar el efecto el efecto de los cambios en dos variables sobre una tercera, en tanto la cantidad de gas (número de moles) permanezca constante.[pic 8][pic 9]

[pic 10]

1. Volumen y moles (ley de Avogadro).[pic 11]

 El volumen de un gas se relaciona directamente con el número de moles de un gas cuando no cambian la temperatura ni la presión, si el número de moles se duplica, entonces el volumen se duplicara en tanto no cambie la presión.

   [pic 12]

V1= volumen inicial

V2 = volumen final

n1= moles iniciales

n2= moles finales

1. TPN  y volumen molar

De acuerdo con la ley de Avogadro cualesquiera dos gases tendrán iguales volúmenes si contienen el mismo número de moles de gas a la misma temperatura y presión. Para hacer comparaciones entre diferentes gases se seleccionaron condiciones normales llamadas temperatura normal (273.15K) y presión normal ( 1atm) (abreviadas TPN)

[pic 13]

        A TPN, 1 mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4 L. Este valor se conoce como el volumen molar de una gas.

[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18]

Densidad de una gas a TPN = MASA MOLAR / VOLUMEN MOLAR

Ejercicios. Leyes de los gases

1. ¿Por qué una bolsa de papas fritas selladas se expande cuando la llevas a una altura mayor?

1. En una fría mañana invernal, las llantas de un automóvil parecen ponchadas ¿Cómo cambio su volumen durante la noche?

1. ¿Por qué pueden explotar las latas de aerosol si se les calienta?

1. ¿Qué ocurre con el volumen de una llanta de bicicleta o un balón cuando usas una bomba ara ponerle aire?

1. Un globo se llena con gas Helio a una presión de 1 atm y gas neón a una presión de 0.5 atm. Para cada uno de los siguientes cambios del globo inicial, selecciona el diagrama (A, B o C) que muestre el volumen final del globo.

[pic 19]

1. E globo se pone en una unidad de almacenamiento fría (P y n constantes) ___________
2. El globo flota a una mayor altura, donde la presión es menor (n y T constantes) __________
3. Todo el gas helio se retira ( T y P constantes) ________
4. La temperatura Kelvin se duplica y ½ de los átomos del gas escapan (P constante) __________
5. 2 moles de gas O2 se agregan a T y P constantes _______

1. Una muestra de metano (CH4) tiene un volumen de 25mL a una presión de 0.8 atm ¿Cuál es el volumen del gas a cada una de las siguientes presiones si no hay cambio en la temperatura?

1. P2 = 0.42 atm V2= ______________
2. P2 = 2.0 atm V2= ______________
3. P2 = 2500 mmHg V2= ______________
4. P2 = 80.0 torr V2= ______________

1. Un gas tiene un volumen de 4.00 L de 0°C ¿Qué temperatura  final en grados Celsius, se necesita para hacer que el volumen  del  gas cambie a lo siguiente si n y P no cambian?

1. V2 = 10.0 L    T2 = _______________
2. V2 = 1200mL    T2 = _______________
3. V2 = 2.5 L    T2 = _______________
4. V2 = 10.0 L    T2 = _______________
5. V2 = 50.0 mL    T2 = _______________

1. Una muestra de gas He tiene un volumen de 6.5 L a una presión de 845 mmHg y una temperatura de 25°C ¿Cuál es la presión del gas en atm, cuando el volumen y la temperatura  de la muestra de gas cambian a las siguientes temperaturas?

1. 1850mL y  325 K   P2 = _____________
2. 2.25L  y  12°C   P2 = _____________
3. 12.8L  y  47°C  P2 = _____________

1. Una muestra que contiene 1.5 moles de gas neón (Masa molar = 20 g/mol) tiene un volumen de 8.0 L ¿Cuál es el nuevo volumen del gas en litros cuando ocurren los siguientes cambios en la cantidad del gas a presión y temperatura constantes?

1. Una fuga permite que la mitad de los átomos de neón escape. V2 = _______________
2. Una muestra de 25.0 g de neón se agrega al gas neón que ya está en el contenedor. V2 = ______________
3. Una muestra de 4.8 g de gas O2 (masa molar = 32g/mol) se agrega al gas neón que ya está en el contenedor V2=___________________.

1. Usa el volumen molar de una gas para resolver lo siguiente a TPN:

1. el volumen  (L) ocupado por 2.5 moles de N2. ____________________
2. el volumen (mL) ocupado por 0.420 moles de He. _______________
3. el número de gramos de neón contenidos en 1.2L de gas Ne. _______________
4. el número de moles de H2 en 1600mL de has H2. _________________

1. Calcula las densidades de cada uno de los siguientes gases en g/L a TPN:

1. C3H8 (propano) d=_________________
2. Cl2 d=______________________
3. NH3  d= _______________
4. Ar  d=____________________

1. Dos matraces de igual volumen y a la misma temperatura contienen diferentes gases. Uno contiene 10.0g de Ne y el otro 10.0g de He ¿Cuál de los siguientes enunciados son correctos? Si ninguno lo es, explica.

1. Ambos matraces contienen el mismo número de átomos.
2. Las presiones en los matraces son iguales
3. El matraz que contiene He tiene una presión mayor que el matraz que contiene neón
4. Las densidades de los gases son iguales

1. La ley de los gases ideales

Las cuatro propiedades usadas en la medición de un gas [presión (P), volumen (V), temperatura (T) y cantidad de gas (n)] se pueden combinar para dar una sola expresión llamada ley de los gases ideales, que se escribe del modo siguiente:

PV=nRT

El valor R es la constante universal de los gases cuando la presión se usa en atmosferas (atm) es 0.0821 atmL/molK. Pero si la presión está en mmHg  R vale 62.4 mmHgL/molK.

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