Ayala Pinto José Luis

Mejía Soto Juan Camilo

Tique Gómez Luis Fernando

Toledo Osorio Nicolay

11-01 JT

Leyes empíricas de los gases

Las leyes empíricas de los gases son el resultado de numerosos experimentos que se realizaron sobre distintos sistemas gaseosos y permiten predecir el comportamiento

de los gases. Esta ley de empírica de los gases tiene cuatro postulados, y son:

Ley de Boyle

Ley de Charles

Ley de Gay-Lussac

Ley de Avogadro

Ley de boyle

(relación presión- volumen). Robert Boyle descubrió en

1662 que a medida que disminuía el volumen (V) de un

gas (a temperatura y masa constante) la presión (P)

aumentaba. Además, para distintos gases, en distintas

condiciones de temperatura y cantidad de sustancia, se

cumplía que la presión por el volumen daban siempre la

misma constante.

Ley de boyle

Ley de charles

(relación temperatura-volumen). En 1787 Jack Charles

estudió la relación entre volumen y temperatura de una

muestra de gases a presión constante. Observó que

cuando se aumentaba la temperatura (T), el volumen (V)

del gas aumentaba.

Ley de charles

Ley de Gay-Lussac

(relación entre temperatura y presión). A principios de 1800 Joseph Louis Gay-Lussac estableció la relación entre

temperatura (T) y presión (P) para un sistema de gas a volumen constante, encontrando que al aumentar la temperatura, la presión del gas también aumentaba.

Esto se puede entender fácilmente, pensando que la temperatura es una medida de la energía cinética de los gases, o sea del movimiento. A menor temperatura, las

partículas del gas se mueven más lentamente, chocando con menor frecuencia con las paredes del recipiente y por lo tanto

la presión es menor.

Ley de Gay-Lussac

Ley de Avogadro

(relación entre cantidad de gas y volumen). En 1811,

Avogadro observó que si se tienen dos recipientes del

mismo volumen en iguales condiciones de presión y

temperatura, el número de moléculas en ambos recipientes

va a ser la misma (aunque los gases sean distintos).

De esta hipótesis se deduce que cuando se aumenta el

número de moles de un gas (n), manteniendo la temperatura

y presión constante, el volumen (V) de dicho gas también

aumenta.

Ley de Avogadro

Ecuaciones de Estado

La ecuación de estado de los fluidos relaciona las condiciones de equilibrio en términos de la presión, la temperatura y la densidad.

La ecuación de estado es característica de cada sustancia y para los líquidos no se dispone de una expresión en términos generales que describa esa relación.

Para el caso particular del agua se conoce que su densidad en estado líquido crece desde 0 oC hasta 4 oC y desde allí disminuye hasta 100 oC:

Para los gases la ecuación de estado sólo está establecida para los gases ideales.

Se considera gas perfecto aquel donde:

Las atracciones intermoleculares son nulas

Las colisiones intermoleculares son elásticas

Se aproximan a estas condiciones la mayoría de los gases en su estado natural ambienta

Se apartan de estas condiciones los gases en situación próxima a la condensación ( amoníaco, vapor de agua, freón ) y algunos a muy altas presiones ( oxígeno, helio )

Si el gas se puede considerar perfecto y además:

No está acelerado respecto a un sistema inercial

No está sometido a transferencia de calor

La presión tiene carácter termodinámico

La ecuación de estado se representa como:

Estas son las Ecuaciones

p." = n.R.T p/RT = n/"

r = p/RT ó p= rRT

Ecuación de estado de los fluidos compresibles

Donde

p Presión absoluta

T Temperatura absoluta

rDensidad

R=Ro/M Constante del gas ( para el aire R=287 J/kg.K )

Ro Constante universal de los gases ( 8 314 J/kg.mol.K )

M Masa molar del gas ( la masa de 6,03x1026 moléculas )

Teoría cinética

La teoría cinética de los gases es una teoría física y química que

explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases

(Ley de los gases ideales), a partir de una descripción estadística de

los procesos moleculares microscópicos. La teoría cinética se

desarrolló con base en los estudios de físicos como Daniel Bernoulli en

el siglo XVIII y Ludwig Boltzmann y James Clerk Maxwell a finales del

siglo XIX.

Esta rama de la física describe las propiedades térmicas de los gases.

Estos sistemas contienen números enormes de átomos o moléculas, y la

única forma razonable de comprender sus propiedades térmicas con base

en la mecánica molecular, es encontrar determinadas cantidades

dinámicas de tipo promedio y relacionar las propiedades físicas

observadas del sistema con estas propiedades dinámicas moleculares en

promedio. Las técnicas para relacionar el comportamiento macroscópico

global de los sistemas materiales con el comportamiento promedio de sus

componentes moleculares constituyen la mecánica estadística.

Teoría cinética

Coloides

A pesar de que los componentes de los coloides no se

aprecian a simple vista, los coloides son mezclas

heterogéneas, debido a que el diámetro de las partículas

son mayores que los diámetros atómicos, moleculares e

iónicos y pueden ser observadas con un ultramicroscopio.

Al observar la estructura interna de los coloides común

ultramicroscopio se pueden diferencias dos fases que

indican su heterogeneidad. En los coloides se habla de una

fase dispersante o fase continua y una fase dispersa

Dependiendo del estado físico de la fase dispersante y de

la fase dispersa, los coloides se pueden clasificaren:

1. Aerosol líquido (líquido disperso en gas) y aerosol sólido

(sólido disperso en gas). Ejemplos: niebla y humo,

respectivamente.

2. Espuma (gas disperso en líquido), emulsión (líquido

disperso en líquido) y sol(sólido disperso en

líquidos).Ejemplos: espuma de afeitar (espuma), leche

(emulsión), pinturas (sol)

3. Espuma sólida (gas disperso en sólido), gel (líquido

disperso en sólido) y sol sólido (sólido disperso en sólido).

Ejemplos: Piedra Pómez (espuma sólida), gelatina

preparada (gel), cristal de rubí (sol sólido)

Soluciones

1. En las soluciones no podemos distinguir sus componentes a simple vista, ni utilizando lupa o un microscopio.

2. El diámetro de las partículas de una solución es inferior a 5 nm y, por tanto, las soluciones no presentan el efecto Tyndall.

3. Las soluciones no sedimentan, es decir, los componentes de una solución no se pueden separar mediante el procedimiento

mecánico de sedimentación.

4. Las soluciones filtran y, por tanto, no es posible separar sus componentes mediante filtración.

5. Las soluciones dializan, es decir, pueden atravesar una membrana.

Clases de soluciones

Soluto: es la sustancia que se dispersa en el solvente;

determina las propiedades químicas de la solución y

generalmente se encuentran en menor proporción.

Solvente: es la sustancia que actúa como medio

dispersante para el soluto disuelve el soluto y

generalmente se encuentra en mayor cantidad.

Solución binaria: llamada también disolución. Son aquellas

soluciones conformadas por dos componentes un soluto y

un solvente.

Solución acuosa: son aquellas soluciones donde el

solvente es el agua. El agua por polaridad alta que posee

sus moléculas , es la sustancia con gran capacidad para

disolver a las sustancias polares y a las sustancias ionicas

por lo que es considerada un disolvente universal. (1

soluto+h2O)

Concentración de soluciones

La concentración se refiere a la cantidad de soluto que hay en una masa o

volumen determinado de solución o solvente. Puesto que términos como

concentrado, diluido, saturado o insaturado son inespecíficos, existen maneras

de expresar exactamente la cantidad de soluto en una solución.

Molaridad: La molaridad se refiere al número de moles de soluto que están

presentes por litro de solución. Por ejemplo, si una solución tiene una

concentración molar de 2.5M, sabemos que hay 2.5 moles de soluto por cada

litro de solución. Es importante notar que el volumen de solvente no es tomado

en cuenta sino el volumen final de la solución.

Molaridad = moles de soluto / litros de solución

M = mol soluto / L solución

Molalidad: Otra unidad de concentración comúnmente utilizada es la molalidad,

la cual expresa el número de moles de soluto por kilogramos de solvente

utilizados en la preparación de la solución. Si una solución tiene una

concentración de 1.5 m, sabemos que contiene 1.5 moles de soluto por cada

kilogramo de solvente. En esta unidad, no es importante la cantidad final de

solución que se obtiene.

Molalidad = moles de soluto / kilogramos de solvente

m = mol soluto / kg solvente

Normalidad: La normalidad es una medida de concentración que expresa el

número de equivalentes de soluto por litro de solución. La definición de

equivalentes de soluto depende del tipo de reacción que ocurre. Para

reacciones entre ácidos y bases, el equivalente es la masa de ácido o base

que dona o acepta exactamente un mol de protones (iones de hidrógeno).

Normalidad = equivalentes gramo de soluto / litros de solución

N = equivalentes g soluto / L solución

Importancia de los coloides.

*Todos los tejidos vivos son coloidales.

*El suelo en parte está constituido de una materia coloidal.

*Muchos de los alimentos que ingerimos son coloides: el queso, la mantequilla, las

sopas claras, las jaleas, la mayonesa, la nata batida, la leche.

En la industria, los cauchos, los plásticos, las pinturas, las lacas y los barnices son

coloides. En la fabricación de las cerámicas, los plásticos, los textiles, el papel, las

películas fotográficas, las tintas, los cementos, las gomas, los cueros, lubricantes,

jabones, insecticidas agrícolas, detergentes y en proceso como blanqueo,

purificación y flotación de minerales, dependen de la absorción en la superficie de

materia coloidal.

Propiedades de los coloides.

Movimiento browniano: Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se caracteriza por un movimiento de partículas rápido, caótico y continuo; esto se debe al choque de

las partículas dispersas con las del medio.

Efecto de Tyndall Es una propiedad óptica de los coloides y consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través de un coloide. Esto no ocurre en otras

sustancias.

Adsorción : Los coloides son excelentes adsorbentes debido al tamaño pequeño de las partículas y a la superficie grande. Ejemplo: el carbón activado tiene gran

adsorción, por tanto, se usa en los extractores de olores; esta propiedad se usa también en cromatografía.

Carga eléctrica : Las partículas presentan cargas eléctricas positivas o negativas. Si se trasladan al mismo tiempo hacia el polo positivo se denomina anaforesis; si ocurre

el movimiento hacia el polo negativo, cataforesis.