Gases

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TAPACHULA [pic] INGENIERIA INDUSTRIAL 1ER. SEMESTRE QUIMICA I ING. MIRIEL ORELLA MENDEZ GASES INTEGRANTES DEL EQUIPO: CIGARROA FLORES RIGOBERTO DEL PINO CASTILLO ISAAC GUILLEN RIVERA REYNA ISABEL MARTINEZ JIMENEZ EMIGDIO ORTEGA MARTINEZ CATHERINE SOLIS DELGADO MONICA BERENICE TAPACHULA DE CORDOVA Y ORDONEZ, CHIAPAS. VIERNES 20 DE NOVIEMBRE DE 2009. INTRODUCCION Los gases es una forma en la que se encuentra la materia, en la que las moleculas se encuentran dispersas, por lo que se adaptan al recipiente que los contienen.

Muchos de estos forman parte de las cosas que utilizamos, como el gas LP, el gas refrigerante R22 en los aires acondicionado, el gas Neon en las lamparas, el CO2 en los sprays. A lo largo del tiempo han existido personas que se han propuesto investigar el comportamiento de estos para predecir fenomenos que pueden ocurrir, claro ejemplo de ellos son: Boyle, Charles, Gay Lussac, Avogadro, Dalton, Graham, entre otros; quienes crearon diversas teorias y postulados basandose en un comportamiento ideal de los gases mismos que son explicados en el siguiente mapa cognitivo.

Guiandonos en estas leyes podremos saber la forma en la que un gas podria comportarse y afectarnos o atraer algun beneficio, o la forma en la que nosotros podriamos actuar para reducir el impacto ambiental que estos significan. LEY DE BOYLE 1. – Considere la temperatura constante para calcular el volumen que ocuparia una masa de oxigeno a presion normal, si ocupa 20L a 750 torr. La temperatura constante es considerada en la ley de Boyle. Solucion: P1V1=P2V2 V2=P1V1/P2 V2=(750 torr)(2 L)/760 torr V2=19. 7 L – En una empresa gasera ocupan un tanque de 4480 L de gas butano a 1 atm, por razones de mantenimiento requieren pasar el contenido de gas a un tanque de 25 L . ?Cual sera la nueva presion que ocupe el gas en este tanque? V1=4480L V2= 25 L P1=1 atm P2= ? V2= 25L P2=? V1P1 = V2P2 V1P1 / V2 = P2 P2= (4480)(1) / 25 P2= 179. 2 atm 3. – En un recipiente de 3 L conteniendo He a 30? C y presion de 730 mmHg se conecto otro recipiente de 5 L a 30? C contiene O2 y con una presion de 2. 3 atm, si se abren las valvulas para que los gases se mezclen que presion se ejercera, cuanto Mg. Ejerce cada uno PHe=730 mmHg PO2=1748 mmHg PT=2478 mmHg = 3. 6 atm. P2=V1P1 / V2 = (3L)(730) / 8L = 273 mmHg P2=V1P1 / V2 = (5L)(2. 3) / 8L = 1. 43 atm = 1092. 5 mmHg Pt= P1 + P2 Pt= 2273 mmHg + 1092. 5 mmHg = 1365 mmHg LEY DE CHARLES 1. -Una muestra de nitrogeno ocupa 117ml a 100 ? C ? a que tiempo ocuparia 250 milimetros si la presion no cambia? Solucion: V1= 117 ml V2= 234 ml T1= 100? C + 273= 373 K T2= ? V1 / T1= V2 / T2 T2= V2T1 / V1 T2= (234 ml)(373 K) / 117 ml T2= 746 K ? C= 746K – 273? = 473? C La temperatura se duplica en la escala Kelvin, de 373K a 746K de manera que el volumen se duplica. 2. – A presion constante, cierta cantidad de nitrogeno (N2) ocupa un volumen de 8L a 20?

C. ?Cual sera su volumen a temperatura normal? Ecuacion: V1 / T1= V2 / T2 20? C a K V2= V1T2 / T1 K= 20 C + 273 V2= (8L)(273 K) / 293 K K= 293 K V2= 7. 4 L 3. -Un globo con un volumen de 4 litros a 25? C, reduce su volumen a 3. 68 litros cuando se introduce un buen rato en el refrigerador. ?A que temperatura esta el refrigerador? Ecuacion: V1 / T1= V2 / T2 K= 25? C + 273= 298K T2= (T1)(V2) / V1 T2= (298K)(3. 68L) / 4L T2= 274. 16K Esta temperatura absoluta corresponde a 1? C. Ley de Gay-Lussac 1. – A 10°C y 2 atmosferas de presion, un gas ocupa 20 litros; si, manteniendo invariable dicho volumen, la temperatura pasa 566!

K, ? Cuanto valdra el incremento de presion necesario? [pic] CON: T=273+10=283K T? =566K P=2atm Por lo tanto: [pic] [pic] 2. -Un deposito cuyo volumen no varia contiene acetileno [pic] y a 15°C su presion es de 2. 5 atm. Calcular la presion que ejerce este gas cuando la temperatura se eleva a 40°C [pic] [pic] [pic]=[pic] [pic] 3. -Una lata vacia de aerosol de 200 ml,, contiene gas a la presion atmosferica (en la ciudad de Mexico, P=585 mmHg) y temperatura ambiente (t=20°C). Calcula cual es la presion que se genera en su interior cuando se incinera. Estimula la temperatura de la fogata en unos 700°C Solucion:

Donde K es una constante. K=[pic] [pic] Despejamos [pic] y sustituimos los datos (las temperaturas siempre en Kelvin) [pic] [pic]=1943 mmHg Ley de combinada de gases 1. -Un contenedor elastico de 4. 5 litros lleno de un gas desconocido presion de 2 atm y a la temperatura a 25 ? C, varia de temperatura a 30 ? C y la presion cambia a 1. 5 atm. ?Que volumen tendra el globo? V1= 4. 5 L V1 P1 / T1=V2P2 / T2 T1= 298 K Despeja: P1= 2 atm V2= V1P1T2 / T1 P2 P2 = 1. 5 atm V2=(4. 5 L)(2 atm)(303 K) / (298 K)(1. 5 atm) T2= 303 K V2= 2727 /447 = 909 / 149 V2= ? V2= 6. 10 L 2. Un recipiente de latex que contiene 6 litros de un gas “x”, con una presion de 2 atm, a una temperatura de 32? C se sube a un avion donde la presion es de 3x 10-3 atm. Y la temperatura de -35? C ? Cual sera el nuevo volumen? V1= 6 L V1 P1 / T1=V2P2 / T2 T1= 305 K Despeja: P1= 2 atm V2= V1P1T2 / T1 P2 P2= 1. 5 atm V2=(6 L)(2 atm)(238 K) / (305 K)(3×10 -3 atm) T2 = 238 K V2= 2856 / 0. 915 V2= ? V2= 3121. 31 L 3. – Un globo de 3 L lleno de neon, con una presion de 1 atm y a la temperatura de 30? C, se dejo escapar llegando a una altura en donde la presion P=2 x 10-3 atm y la temperatura es de -5?

C que volumen tendra el globo. Ne V1= 3L P=2 x 10-3 atm T1= 30? C T2= -5? C P1= 1 atm V2= ? V1P1 / T1 = V2P2 / T2 V2 = V1P1T2 / T1P2 = (3L)(atm)(268) / (303 K) (2 x 10-1atm) V2 = V1P1T2 / T1P2 = 804 / 0. 606 = 1,326. 73 L LEY DE DALTON 1. -En 200 ml de [pic] a 25 °C y una presion de 250 torr son mezclados 350 ml de[pic] a 25°C y a una presion de 300 torr, resultando un volumen de 300 ml. ?Cual sera la presion final expresada en torr de las mezcla a 25°C? *SOLUCION De la ley de Dalton sabemos que podemos tratar cada gas en una mezcla como si fuera el unico gas presente.

Por tanto podemos calcular la nueva presion de manera independiente [pic] y [pic] contenidos en un recipiente de 300ml. Usamos la ley de los gases combinados eliminando la temperatura porque estas permanecen iguales. [pic] [pic] P= 250 torr, ?? P= 300 torr ?? V=200 ml, 300 ml V=350 ml 300ml Para cada calculo escribimos Pf= pi * relacion de volumenes [pic] [pic] [pic] [pic] La presion total de la mezcla es la suma de las presiones parciales. [pic] [pic] 2. Un matraz de 10,0 litros contiene 0,200 moles de metano, 0,300 de hidrogeno y 0,400 moles de nitrogeno a 25°C. A) ? Cual es la presion en atmosferas, dentro del matraz? B) ? Cual es la presion parcial de cada componente de la mezcla de gases? a) Se nos da el numero de moles de cada componente. Se usa entonces la ley de los gases ideales para calcular la presion total a partir del numero total de moles. B) La presion parcial de cada gas en la mezcla se puede calcular sustituyendo el numero de moles de cada gas en PV=nRT, individualmente. *SOLUCION A) n=0,200 mol [pic] Resolviendo PV=nRT para P da P = nRT/V. Sustituyendo da P=[pic]=220. 922 atm b) Ahora hallaremos las presiones parciales para [pic], y los valores de V y de T son los mismos de antes. [pic] Calculos similares para las presiones parciales de hidrogeno y nitrogeno dan: [pic]0,979 atm A modo de comprobacion, usamos la ley de Dalton= [pic] La suma de las presiones parciales de esta mezcla da la presion total [pic]0,979) atm=2,20 atm 3. -La fraccion molar del oxigeno en la atmosfera es de 0,2094. Calcula la presion parcial del [pic] en el aire cuando la presion atmosferica es de 760 torr. La presion parcial de cada gas en la mezcla es igual a su fraccion molar en la mezcla por la presion total de la mezcla. Solucion: [pic] [pic] LEY GENERAL 1. – 5g de Oxigeno en CNTP, que volumen ocupara. V= mRT / PM 5g de O2= 32 g/mol V= (5 g)(0. 0821 L*atm/K*mol)(273 K) / (1 atm)(32 g/mol) V= 3. 502 L 2. – 5g de metano (CH4) en CNTP, que volumen ocupara. V= mRT / PM 5g de CH4= 16 g/mol V= (5 g)(0. 0821 L*atm/K*mol)(273 K) / (1 atm)(16 g/mol) V= 7 L 3. – Que volumen ocupa 5 kg de O2 a 15 atm y 20? C. PV= nRT V= nRT / P El numero de moles del O2 se obtiene dividiendo 5000 g entre la masa molecular que es de 32 g / mol. n= 5000 / 32 n= 156. 25 moles Luego: V= (156. 25 mol)(0. 082 L atm K-1 mol-1)(293 K) / 15 atm V= 250. 27 L

LEY DE AVOGADRO 1. – Se tiene una muestra de 12. 2 L de 0. 50 moles de oxigeno gaseoso, [pic] a presion de 1 atm y temperatura de 25°C. Si todo el [pic] se convierte a Ozono, [pic], a la misma temperatura y presion, ? cual sera el volumen de ozono que se forma? *Solucion: Se sabe que hay 0. 50 moles de [pic] inicialmente. Para encontrar cuantos moles de [pic] habra tras la reaccion, se usa la ecuacion balanceada para la misma [pic] Se calculan las moles de [pic] que se producen usando la relacion molar apropiada, segun la ecuacion balanceada [pic]. Ley de Avogadro [pic] Condiciones iniciales [pic] [pic]

Condiciones finales [pic] [pic] Despejando [pic] [pic] *El volumen disminuye como es logico porque hay menos moleculas de gas cuando el [pic] se convierte [pic]. 2. – Un (1,00) mol de gas ocupa 27,0 litros, y su densidad es de 1,41 g/L a una temperatura y presion particular. ?Cual es su peso molecular? ?Cual es la densidad del gas a PTN? -Volumen ocupado por un mol=22,4 L. *Solucion: Multiplicamos la densidad en las condiciones originales por el factor unitario 27,0 L/ 1,00 mol para generar las unidades apropiadas, g/mol. [pic] A PTN 1,00 mol de gas, 38,1 g ocuparian 22,4 L, y su densidad seria: Densidad =[pic] . – Una muestra de 0,109 g de un compuesto gaseoso puro ocupa 112 mL a 100°C y 750 torr. ?Cual es el peso molecular del compuesto? Primero se unas la ley de los gases ideales, PV=nRT, para averiguar numero de moles de gas, y asi calcular la masa d un mol, el peso molecular. V=0,112L; T= 100°C+293° = 393k; p= 750 [pic] [pic] La masa de 0,00361 moles de este gas es de 0,109g de modo que la masa de un mol es: Peso molecular = [pic] LEY DE GRAHAM 1. -Proporcion de expansion relativa ?Cual gas presentaria mayor expansion relativa, Amonio o dioxido de carbono? ?Cual sera su proporcion de expansion relativa?

Solucion: La masa molecular de [pic] es de 44 g y del [pic] es 17. Por tanto [pic] tendra una expansion rapida. Podemos calcular la rapidez de la siguiente forma. [pic]=[pic] Asi que la proporcion relativa de [pic] es 1. 6 veces mayor que la de [pic] 2. -El acido cianhidrico, HCN es un poderoso veneno gaseoso (es el utilizado en la camara de gases). ?Se difunde mas rapido que la fragancia de un perfume con una masa molas de 396 g/mol? R= SI, 3. 8 Veces mas rapido. [pic]=[pic] 3. – La proporcion de expansion de un gas desconocido fue determinado como 2. 92 veces mas grande que el [pic] ?

Cual sera la masa molecular del gas desconocido? [pic]=[pic] [pic] [pic] ?= 1. 99g/mol CONCLUSION Los gases son compuestos quimicos, en los que sus moleculas se encuentran separadas debido a su poca fuerza de atraccion entre si. Los seres humanos interactuamos a diario con estos aunque muchas veces no nos demos cuenta de ello. Un claro ejemplo de estos compuestos es el aire, que no es mas que una mezcla homogenea de distintos gases en diversas proporciones: N2 en un 78%, O2 en un 20%, CO2 en un 0. 93%, ademas de contener Ne, He, Kr, Xe, H2, CH4, N2O, O3, SO2, NO2, I2 en menores cantidades.

Muchos gases nos proporcionan beneficios, como el oxigeno por ejemplo que es necesario para la respiracion de los organismos heterotrofos, ademas de ser participe en la combustion. El nitrogeno disminuye el poder oxidante de el oxigeno al moderar las combustiones, lo podemos encontrar en forma de amoniaco que favorece el crecimiento de las plantas. El vapor de agua, es otro gas de importancia ya que este es un factor determinante del clima, permite la formacion de lluvia, nieve, granizo, la escarcha, y participa en el proceso de la fotosintesis.

Lamentablemente, el uso desmedido de ciertas sustancias y las acciones sin conciencia del mundo entero ha traido como resultado que muchos gases resulten contraproducentes para nuestra salud y estadia en este planeta. Uno de los danos mas nombrados son el efecto invernadero y el calentamiento global, provocados por un exceso de CO2 en la atmosfera, afectando tambien gases como el metano, los compuestos clorofluorocarbonados y el monoxido de dinitrogeno, emitidos a la atmosfera por actividad humana.

Estos cambios podrian propiciar la supervivencia de organismos patogenos contribuyendo a la propagacion de enfermedades; el aumento de incendios e zonas forestales, la esterilizacion del suelo disminuyendo su ya escaza productividad, la contaminacion del agua y el deshiele de los casquetes polares. Puede propiciar tambien el desplazamiento de especies provocando la disminucion de la biodiversidad. La lluvia acida es otro fenomeno perjudicial resultado de las emisiones que se producen durante la combustion del carbon y petroleo en las industrias y de la combustion de la gasolina en los automoviles.

Dichos oxidos reaccionan con el vapor de aguan provocando en su precipitacion acidos que se transportan al suelo y subsuelo cambiando el pH de estos y acelerando su contaminacion. Nuestro equipo considera que los gases resultan sumamente beneficos por su aplicacion, sobre todo porque son factores que implican nuestra supervivencia. No obstante estamos conscientes de los danos que su utilizacion desmedida pueden provocar, por ello proponemos algunas acciones que, si no reduciran el problema, al menos, pretenden que este no sea mayor: Evitar el uso del automovil en distancias cortas, caminar o en su lugar utilizar el transporte publico. ? Erradicar el uso de productos de aerosol. ? Evitar la quema de neumaticos y promocionar su reutilizacion. ? Aprovechar la basura organica para composta en vez de quemarla. ? Emplear los desechos organicos de los animales para la produccion de gas metano y aprovecharlo para abastecer con este combustible a zonas agricolas. ? Promover en las industrias el uso de tecnologias amigables con el ambiente, que no emitan gases toxicos a la atmosfera. Eliminar el uso de motores de combustion interna, reemplazandolos por motores hibridos. ? Promover programas gubernamentales para el reemplazo de fogones, en zonas de bajos recursos, por hornos solares. Todas estas propuestas requieren el esfuerzo general de la poblacion, no basta dejarlo plasmado en letras, es necesario que todos creemos una conciencia real y consistente, es indispensable que nos demos cuenta que este es nuestro unico planeta, que si lo destruimos no habra lugar a donde marcharnos, que no importara quien sea mas rico o mas pobre.

Cuando el mundo este tan deteriorado que no haya como salvarlo no habra dinero que pueda rescatarlo. BIBLIOGRAFIA BRADY E. James. GENERAL CHEMISTRY Principles and Structure. New York, United States. Jhon Wiley and Sons, inc. 5th ed. Pag. 852 Brown L. Theodore, Quimica La Ciencia Central, Quinta Edicion, Prentice – Hail Hispanoamericana. S. A: 368 a379 Editorial Oceano, Tutor Interactivo, Tomo 2, Quimica, Pag. , 956 a 968. GARRITZ Ruiz, Andoni y CHAMIZO, Jose Antonio. Quimica. Mexico, D. F. Editorial Pearson Educacion. 1a. Reimpresion, 1998. Pag. 856 Kenneth W. Whitten, Raymond E.

Davis, M. Larry Peck, Quimica General, 5° edicion, editorial Mc GRawhill, pag. 388 a 425 Recio Francisco, Mc Graw Hill, QUIMICA INORGANICA, Cuarta Edicion, Bachillerato, Pag. , 239, 240, 241, 242,243 William S. Seesel/G. William David, PHH Prentice Hall, pag. 270 a 298. Preceptor Interactivo, Enciclopedia Tematica Estudiantil. Editorial Oceano, pags. : 421-426. Raymond Chang, Quimica, 9? edicion, Mc Graw Hill ———————– r1/r2 = vµ2/µ1 P1/T1 = P2/T2; P/T=k V= bT*A-273? C (0? K); V= (nR/P)T nR/P PV= k o P= k/v PnuevaVnuevo / Tnueva = PinicialVinicial / Tinicial

V= k4n; V1/n1 = V2/n2 PTOTAL= P1+P2+P3… V= nRT / P VOLUMENES IGUALES DE GASES DIFERENTES CONTIENEN EL MISMO NUMERO DE MOLECULAS SI SE HAYAN EN IGUALES CONDICIONES DE PRESION Y TEMPERATURA LEY DE AVOGADRO LEY GENERAL LEY COMBINADA CIERTO NUMERO DE MOLES DE GAS IDEAL A TEMPERATURA Y PRESION FIJA OCUPAN UN VOLUMEN DETERMINADO (COMBINACION ENTRE LA LEY DE AVOGADRO Y LEY COMBINADA) SE APLICA CUANDO EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES REALES SE ASEMEJA A UN GAS IDEAL PROCESO POR LO QUE UN GAS BAJO PRESION ESCAPA A UN RECIPIENTE AL EXTERIOR LEY DE GRAHAM

LAS VELOCIDADES DE FUSION DE LOS GASES SON INVERSAMENTES PROPORCIONALES A LAS RAIZES CUADRADAS DE SUS RESPECTIVAS DENSIDADES DIFUSION FENOMENO POR EL CUAL UN GAS SE DISPERSA A OTRO DANDO LUGAR A UNA MEZCLA PARA UNA CANTIDAD DADA DE GAS A PRESION CONSTANTE EL VOLUMEN ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA TEMPERATURA (K) LEY DE DALTON LA PRESION TOTAL DE LA MEZCLA DE GASES QUE NO REACCIONAN EN UN RECIPIENTE ES LA SUMA DE LAS PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES QUE SUSTITUYEN LA MEZCLA LEY DE GAY LUSSAC A VOLUMEN CONSTANTE, LA PRESION DE UNA MASA FIJA DE UN GAS DADO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA TEMPERATURA

LEY DE BOYLE VOLUMEN DE UNA CANTIDAD DADA DE GAS ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU PRESION A TEMPERATURA CONSTANTE COLISIONES INELASTICAS VOLUMEN NO NULO EJERCEN FUERZAS INTERMOLECULARES LEY DE CHARLES LEYES DE LOS GASES EFUSION • SE EXPANDEN UNIFORMEMENTE, LLENANDO CUALQUIER RECIPIENTE • SE DIFUNDEN RAPIDAMENTE UNO EN OTRO. • EJERCEN PRESION SOBRE LAS PAREDES DEL RECIPIENTE QUE LOS CONTIENE. • SE PUEDEN COMPRIMIR POR DEBAJO DE LA TEMPERATURA CRITICA • TIENEN UNA DENSIDAD MUY PEQUENA. COLISIONES ELASTICAS CARECEN DE VOLUMEN NO SE EJRCEN FUERZAS GASES REALES GASES IDEALES GASES

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