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MOL Mol es un numero, dicho numero es 6.02?1023.
Este número también se conoce como numero de
Avogadro. Así podemos hablar de 1 mol de vasos
6.02?1023 vasos 1 mol de sillas 6.02?1023
sillas 1 mol de electrones 6.02?1023 electrones 1
mol de átomos 6.02?1023 átomos 1 mol de moléculas
6.02?1023 moléculas
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HIPÓTESIS DE AVOGADRO El concepto de mol se debe
a Avogadro. Este concepto establece que volúmenes
iguales de gases a las mismas condiciones de
presión y temperatura contienen el mismo numero
de partículas.
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PESO ATÓMICO Es el peso en gramos de una mol de
átomos de un elemento químico. Por ejemplo el
peso atómico del fierro es 55.85 grs/mol, lo que
significa que 6.02?1023 átomos de fierro pesan
55.85 grs. PESO MOLECULAR Peso molecular es el
peso de una mol ó 6.02?1023 moléculas de una
sustancia. El peso molecular del oxigeno es de 32
grs/mol, ya que una molécula de oxigeno se
compone de dos átomos de este elemento. PESO
FORMULAR En ocasiones no es posible hablar de
peso molecular ya que el compuesto no es de esta
naturaleza. Por ejemplo, el NaCl consiste de
iones sodio y iones cloruro alternados en una
estructura cristalina. En este caso, hablamos de
peso formular (58.45 grs/mol) que significa el
peso de una mol (6.02?1023) de unidades
reticulares que forman parte de la estructura
cristalina del compuesto.
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nm/M nnúmero de moles mmasa de la sustancia en
gramos MPeso atómico, molecular o formular del
elemento o compuesto. m250 grs. de plata n250
grs/107.87 grs/mol2.32 mol de Ag m1.5 Kgs de
NaCl1500 grs NaCl n1500 grs/58.45 grs/mol25.66
mol de NaCl
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ECUACIONES QUÍMICAS Una ecuación química es una
expresión de la ley de la conservación de la
masa, la cual establece que "la materia no puede
ser creada o destruida sino únicamente se
transforma". En términos químicos, esta ley de
la conservación de la materia indica que en una
reacción química los productos que desaparecen,
deben aparecer en otra forma diferente y
equivalente a la masa o materia de los productos
transformados. masa de reactivosmasa de
productos
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Para que las reacciones químicas estén de acuerdo
con la ley de la conservación de la materia , la
ecuación química debe estar balanceada. Una
ecuación química esta balanceada cuando el numero
de átomos de cada elemento que intervienen en la
reacción es el mismo en productos y
reactivos 4FeS2 11O2 ? 2Fe2O3 8SO2
Reactivos Productos
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Las masas relativas de cada uno de los
componentes que intervienen en la reacción
química es 4FeS2 11O2 ? 2Fe2O3 8SO2 479.4
352 319.4 512 831.4 grs
831.4 grs
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Ejercicio Balancee la siguiente ecuación química
y realice un balance de materia entre productos y
reactivos. C3H8 O2 ? CO2 H2O
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Ecuación balanceada. C3H8 5O2 ? 3CO2 4H2O
Balance de materia C3H8 5O2 ? 3CO2
4H2O 44 grs 160 grs 132 grs 72
grs 204 grs 204 grs
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GASES IDEALES Los gases ideales son aquellos que
siguen ciertas leyes (Boyle, Charles, Gay Lussac,
ley general del estado gaseoso, etc) y que no
dependen en su comportamiento de la naturaleza
del gas. Estas leyes las obedece cualquier gas
como CO2, H2O, CH4, O2, N2, He, H2, etc.
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LEY DE BOYLE Para una masa fija de gas, si la
temperatura permanece constante, la presión varía
en forma inversamente proporcional a como lo hace
el volumen. Si el volumen aumenta, la presión
disminuye en forma proporcional. Si el volumen
disminuye la presión aumenta en la misma
proporción.
P?1/V Pk/V PVkConstante P1V1P2V2P3V3.....
.PnVn Siempre y cuando nCte y tCte. k?(t)
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T la temperatura del gas permanece constante P?1/V
P1 V1
V21/2V1 P22P1
V31/3V1 P33P1
V41/4V1 P44P1
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P(atm) V(lts) k(atm-lts)
1 10 10
2 5 10
5 2 10
10 1 10
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Llene la siguiente tabla. Considere que el
proceso es a temperatura constante y se sigue la
ley de Boyle
P(atm) V(lts) k(atm-lts)
1 10 10
2 5 10
4
5 2 10
7
10 1 10
0.5
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La ley de Charles o Gay Lussac establece que a
presión constante el volumen del gas varia
directamente con la temperatura absoluta. Si la
temperatura en ºK aumenta, el volumen del gas
aumenta en la misma proporción y si la
temperatura en ºK disminuye, el volumen del gas
también disminuye en la misma proporción.
V?T VkT V/TkConstante V1/T1V2/T2V3/T3......V
n/Tn Siempre y cuando nCte y PCte. k?(P)
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P la presión del gas permanece constante V?T
V1 T1
T21.5T1 V21.5V1
T32T1 V32V1
T44V1 V44V1
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T(K) V(lts) k(lts/K)
300 30 0.1
320 32 0.1
350 35 0.1
400 40 0.1
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Llene la siguiente tabla. Considere que el
proceso es a presión constante y se sigue la ley
de Charles o Gay Lussac
T(K) V(lts) k(lts/K)
300 30 0.1
31
320 32 0.1
340
350 35 0.1
400 40 0.1
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También y como consecuencia de las anteriores
relaciones, es posible establecer una relación
que es a volumen constante, la presión varía en
forma directamente proporcional con la
temperatura absoluta, esto es, si permanece sin
cambio el volumen y la masa de gas, la presión
varia proporcionalmente con la temperatura
absoluta.
P?T PkT P/TkConstante P1/T1P2/T2P3/T3....
..Pn/Tn Siempre y cuando nCte y VCte k?(V)
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V el volumen del gas permanece constante P?T
P1 T1
T21.1T1 P21.1P1
T31.5V1 P31.5P1
T42T1 P42P1
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T(K) P(atm) k(atm/K)
300 1.5 0.005
320 1.6 0.005
350 1.75 0.005
400 2.0 0.005
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Llene la siguiente tabla. Considere que el
proceso es a volumen constante.
T(K) P(atm) k(atm/K)
300 1.5 0.005
320 1.6 0.005
340
350 1.75 0.005
1.88
400 2.0 0.005
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La ley combinada del estado gaseoso establece que
para una masa fija de gas, la relación entre
presión volumen y temperatura permanece constante
y su relación es
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En esta relación T, la temperatura deberá ser
temperatura absoluta. Si sustituimos K, la
constante por nR tenemos
Ecuación general del estado gaseoso
PVnRT
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Por definición mol es el numero de partículas
contenidos en 22.4 litros de cualesquier gas en
condiciones normales (P1 atm, t0ºC)
Sustancia V(lts) T(ºK) P(atm) Peso(grs) No. Partículas
H2 22.4 273.2 1 2 6.02?1023
N2 22.4 273.2 1 28 6.02?1023
O2 22.4 273.2 1 32 6.02?1023
CO2 22.4 273.2 1 44 6.02?1023
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Una vez encontrado el valor de R se puede
establecer la siguiente relación para los gases
ideales PVnRT Esta relación se conoce como
ley general del estado gaseoso y es aplicable
para cualesquier gas que se comporte como gas
ideal. Ejemplo cuantos gramos de metano estarán
contenidos en un recipiente de 50 litros a una
presión de 2 atm. a 300ºK. nPV/RT(2 atm?50
lts)/(0.082 atm-lts/molºK?300ºK) 4.065
moles nm/M mMn16 grs/mol?4.065 mol65.04 grs
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Densidad o peso especifico de un gas PVnRT y
nm/M Sustituyendo n en la ecuación PVnRT
PV(m/M)RT PV/RTm/M m/MPV/RT
m/VddensidadPM/RT Ejemplo cual es la
densidad del nitrógeno en condiciones normales
(CN, P1 atm, T273.2ºK) d(1 atm?28
grs/mol)/(0.082 atm-lts/molºK?273.2ºK)1.25
grs/lto
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Ejemplo Cual es la densidad del aire a 0ºC y
P1800 mm Hg P2.368 atm M28.84
grs/mol T273.2ºK dPM/RT d(2.368 atm)(28.84
grs/mol)/(0.082 atm-lts/molºK)(273.2ºK) d3.048
grs/lto
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LEY DE DIFUSIÓN DE GRAHAM
La ley de difusión de Graham establece que para
dos gases (A y B) que ocupan el mismo volumen y
se encuentran a la misma temperatura y presión,
están relacionados mediante las siguientes
ecuaciones
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s, la distancia promedio que recorre una molécula
para difundirse es la misma para el gas A y para
el gas B, si escapan del mismo recipiente
UVelocidad de difusión del gas MPeso
molecular del gas sdistancia recorrida por el
gas ttiempo que tarda en difundirse el
gas ddensidad del gas Ejercicio demuestre que
si la presión y la temperatura de los gases A y B
es la misma entonces la relación de densidades es
igual a la relación de pesos moleculares
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MEZCLAS DE GASES IDEALES Para una gas que
contiene una mezcla gaseosa de los gases A, B,
C... se tienen las siguientes relaciones ntnAnB
nC....... Dividiendo ambos miembros de la
ecuación por nt el numero total de
moles nt/ntnA/ntnB/ntnC/nt.......1 Por
definición Xini/ntfracción mol del componente
i nA/ntnB/ntnC/nt.......1 y
XAXBXC.......1 molar de A(nA/nt)?100
XA?100 molar de B(nB/nt)?100 XB?100 molar de
C(nC/nt)?100 XC?100
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Ejemplo Una mezcla de gases tiene la siguiente
composición en moles
Cual es la fracción mol de cada gas y el en
moles de cada uno de ellos? H2 X0.30 o 30 en
moles O2 X0.20 o 20 en moles CO2 X0.15 o 15
en moles CH4 X0.35 o 35 en moles
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mAmBmC.......mt Como nimi/Mi,
donde ninumero de moles del componente
i mimasa del componente i MiPeso molecular
del componente i miniMi MtnAMAnBMBnCMC...
..... Dividiendo ambos miembros de la ecuación
entre nt el numero total de moles ntMt/ntnAMA/nt
nBMB/ntnCMC/nt........ MtXAMAXBMBXCMC.......
.Mp MtMpPeso Molecular Promedio de la mezcla
gaseosa
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Cual es el peso molecular promedio de la mezcla
gaseosa que tiene la siguiente composición H2
X0.30 ó 30 en moles O2 X0.20 ó 20 en
moles CO2 X0.15 ó 15 en moles CH4 X0.35 ó
35 en moles MtXAMAXBMBXCMC........Mp Mp(0
.302 grs/mol) (0.2032 grs/mol)(0.1544
grs/mol) (0.3516 grs/mol) Mp12.86 grs/mol
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LEY DE DALTON Primera Expresión.- La presión
total de una mezcla gaseosa, es igual a la suma
de las presiones parciales de cada uno de los
componentes de esta mezcla. PtPAPBPC........
Segunda Expresión.- La presión parcial que ejerce
un componente de una mezcla gaseosa, es igual a
la presión que ejercería dicho componente si él
ocupase solo, todo el volumen del
recipiente. PiniRT/V PAnART/V PBnBRT/V PCnCR
T/V Pero VntRT/Pt y PAnART/ntRT/Pt y
eliminando RT de la ecuación PAnA/ntPtXAPt
de igual manera PBXBPt y PCXCPt En general
PiXiPt Tercera Expresión.- La presión parcial de
un gas en una mezcla gaseosa es igual a la
fracción mol de dicho componente, multiplicado
por la presión total.
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LEY DE AMAGAT Primera Expresión.- El volumen
total de un gas en una mezcla gaseosa es igual a
la suma de los volúmenes individuales de cada gas
que forma parte de dicha mezcla. VtVAVBVC.....
... Segunda Expresión.- El volumen parcial que
ocupa un gas en una mezcla gaseosa, es igual al
volumen que ocuparía dicho gas, si el solo
ejerciera toda la presión (la presión total) en
dicha mezcla gaseosa ViniRT/Pt También
VAnART/Pt VBnBRT/Pt VCnCRT/Pt Pero
PtntRT/Vt y VAnART/ntRT/V y eliminando RT de
la ecuación VAnA/ntVXAV de igual manera
VBXBV y VCXCV En general ViXiV
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Nota.- Obsérvese que Vi/VXi, esto es, la
fracción volumen es igual a la fracción mol.
Como la fracción mol multiplicada por cien es
igual al porcentaje en moles y la fracción
volumen multiplicada por cien es igual al
porcentaje en volumen, entonces (Vi/V)
?100Xi?100 en moles Porcentaje en
volumenPorcentaje en moles Tercera Expresión El
volumen parcial de un gas en una mezcla gaseosa,
es igual a la fracción mol del componente,
multiplicado por el volumen total de la mezcla
gaseosa.
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Humedad Relativa La humedad relativa está
relacionada de la siguiente manera ?Pv/Pv ?
Humedad relativa Pv Presión de vapor del agua
Pv Presión de vapor del agua en condiciones de
saturación a la temperatura de la mezcla
gaseosa. El porcentaje de humedad es
Humedad?(100)
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Ejemplo Se tiene oxigeno con agua a 20ºC y el
porcentaje de humedad del gas es de 55. Cual es
la humedad relativa y la presión del vapor de
agua. A 20ºC Pv la presión del vapor de agua
en condiciones de saturación es de 17.4 mm Hg.
Entonces ?55/1000.55 ?Pv/Pv y despejando
Pv0.5517.4 mm Hg9.57 mm Hg Si la presión
total es de 750 mm de Hg cual es la presión de
cada gas PtPO2 PH2O 750 mm Hg PO2
750-9.57740.43 mm Hg PH2O9.57 mm Hg
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PRESIÓN MANOMÉTRICA, PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y
PRESIÓN ABSOLUTA La presión manométrica es
aquella que se registra en un manómetro o
instrumento de medición de presión. La presión
atmosférica es aquella que ejerce el aire del
medio ambiente sobre todos los cuerpos que se
encuentran en la superficie de la tierra. De
acuerdo a esto tenemos la siguiente definición
Presión AbsolutaPresión Atmosférica Presión
Manométrica. Pabs.Patm. Pman.