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Clase 5. Marzo 23Clase 5. Marzo 23
Gases Gases Movimientos molecularesMovimientos moleculares
QUIMICA GENERAL E INORGANICA
Primer Cuatrimestre 2005
http:// www.ffyb.uba.ar/qcagral/default.htm
Ley de Dalton (1804)Pt = Pa + Pb
na(RT/V) + nb (RT/V)
Pt = n totales (RT/V)
na + nb
Xa = na/ n totales
ntotales = na/Xa
Pt= na RT = Pa
Xa V Xa
Pa = Xa Pt
Aplicación de la ley de Dalton
2 HCl (ac) + Zn (s) ZnCl2(ac) + H2 (g)
Pt= PH2 + PvH2O
Difusión gaseosaDifusión gaseosa
NH3(ac)
Papel indicador
La difusión gaseosa es el proceso mediante el cual un gas se esparce fuera a través de otro gas para ocupar el espacio uniformemente.
Difusión
v1 Mm2
v2 Mm1
t1 Mm1
t2 Mm2
EfusiónEfusión
Se coloca un vaso que contiene H2(g) sobre el recipiente de arcilla porosa. El hidrogeno efunde dentro del recipiente poroso mas rápido que el aire efunde hacia fuera. Como resultado ,la presión dentro del recipiente poroso y el matraz conectado a él aumenta , forzando al agua coloreada ha salir fuera del tubo lateral.
Efusión
Velocidad de efusión
1- área del orificio
2- nº de moléculas
por unidad de
volumen
v1 Mm2
v2 Mm1
t1 Mm1
t2 Mm2
En la difusion, las moleculasEn la difusion, las moleculas de una sustancia se esparcen de una sustancia se esparcen por la region ocupada por otras por la region ocupada por otras moleculas, colisionandomoleculas, colisionandoy moviendose aleatoriamente.y moviendose aleatoriamente.
En la efusion, las En la efusion, las moleculasmoleculas de una sustancia se de una sustancia se fuganfugan a traves de un pequeño a traves de un pequeño orificio.orificio.En ambos casos la velocidad aumenta al subir la T y disminuye al aumentar la masa molar.En ambos casos la velocidad aumenta al subir la T y disminuye al aumentar la masa molar.
Teoría cinético molecular
5- La energía cinética promedio de
una molécula es proporcional a la
temperatura absoluta.
1- El volumen de las moléculas es
despreciable comparado con el volumen
total en el que esta el gas2- Los moléculas se mueven al azar
pero en línea recta en todas las
direcciones a velocidades variables.
3- Las fuerzas intermoleculares
(repulsión y atracción) son débiles
ó despreciables. Salvo en el
momento de la colisión. 4- Cuando las moléculas chocan,
las colisiones son elásticas.
Postulados
Ley de Boyle Ley de CharlesLey de Boyle Ley de Charles
Para una misma masa de gas a presión constante el volumen, es proporcional a su temperatura absoluta (1787)
T v Frecuencia de las colisiones
Para una misma masa de gas a temperatura constante el volumen, es proporcional a la inversa de la presión (1660)
PV= constante= 1/3n Mm v2
Presión del gas Frecuencia de las Colisiones · Fuerza Promedio
Frecuencia de las Colisiones = velocidad · (1/V · Número de moléculas)
Fuerza Promedio = masa · velocidad
P V n (Mm v2) nT
V
Velocidad media de las moléculasVelocidad media de las moléculas
CO2
O2
N2
H2
H2O
Temperatura 20 C
Velocidad media = √ T/ Mm
44 g/mol
32 g/mol
28 g/mol
18 g/mol
2 g/mol
Mm 410 m/s
480 m/s
515 m/s
640 m/s
1930 m/s
Velocidad media
Distribución de MaxwellDistribución de Maxwell
Moleculas pesadas
Intermedias
Moleculas ligeras
Velocidad
Num
ero
de
mol
écul
as
Temperatura baja
Intermedias
Temperaturaalta
Velocidad
Num
ero
de
mol
écul
as
Velocidad Molecualr - Ley de Maxwell
V= 3RTV v1= Mm2
Mm v2= Mm1
Velocidad molecular- Efecto de la temperatura
Ec= 1/2 m v2
Gases realesGases reales
Separación
GASES REALES : No se cumplen con los siguientes postulados:
Los gases se componen de moléculas cuyo tamaño es despreciable comparado con la distancia media entre ellas.
V - nb
Las fuerzas intermoleculares son débiles ó despreciables. Salvo en el momento de la colisión.
P + n2 a
V2
Ecuación de Van der Waals
En la siguiente tabla se observan los índices a y b para distintos gases
Gas a b
CO2 3.658 0.043H2 0.2453 0.026O2 1.382 0.032
[a] = L2 atm / mol2 [b] = L / mol
Factor de compresiónFactor de compresión
Un gas ideal tiene un Z>1 o =1 para todas las presiones. Para estos gases la repulsión es mas importante que la atracción. El volumen molar es mayor que el esperado.
La mayoría de los gases como el Amoniaco, tienen Z<1 a bajas presiones. Para estos gases la atracción es mas importante que la repulsión. El volumen molar es menor que el esperado.
Z =P Vm / RT
Gases reales
(P+ n2.a) (V-nb)= nRT
V2
LicuefacciónLicuefacciónEl Cl2 puede ser condensado a liquido a Patm por enfriamiento a -35 C o debajo de este valor.
BibliografíaBibliografía
Química . Moléculas-Materia-Química . Moléculas-Materia-Cambio. Cambio. P.Atkins y L. Jones. Ed. Omega . P.Atkins y L. Jones. Ed. Omega . 3ra edición 3ra edición (1997). Capítulo 5(1997). Capítulo 5..
Química.Química. R. Chang. Ed. Mc Graw-Hill. 6ta R. Chang. Ed. Mc Graw-Hill. 6ta
edición edición (1998). Capítulo 5.(1998). Capítulo 5.