PRIMER PERIODO

Blog quimica 1 p de Valentina Medina Pedroza

TERCER PERIODO

LABORATORIO GASES 4 PERIODO

LABORATORIO GASES 

INTRODUCCIÓN:

La ubicuidad de la química en las ciencias naturales hace que sea considerada como una de las ciencias centrales . La química es de importancia en muchos campos de conocimiento , como las ciencias de materiales , la biología  , la medicina , la geología , la ingeniería y la astronomía entre otros.

Los procesos naturales estudiados por la química involucran partículas fundamentales   , electrones protones  y neutrones , partículas compuestas ,núcleos atómicos , átomos y moléculas  o estructuras  microscópicas   como cristales y superficies .

En este blog hablaremos de distintos estados de agregación junto con los diferentes aspectos que rodean estos estados como lo son : Temperatura , presión, volumen y cantidad de gas que se ven manifestadas en distintas leyes que son la ley de boyle , charles , ley combinada de  gases , se encontrara una consulta sobre estas diferentes leyes y ejercicios para llevar acabo  un resultado satisfactorio

• Objetivos :

1. Conocer que significado tiene cada ley y su diferencia 
2. Tener en cuenta como son los estados de agregacion
3. Identificar volumen , presión y gases 
4. Desarrollar los ejercicios de cada de layes 

 
LEYES DE LOS GASES

Las primeras leyes de los gases fueron desarrolladas desde finales del siglo XVII, cuando los científicos empezaron a darse cuenta de que en las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de una muestra de gas, en un sistema cerrado, se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los gases. Estos se comportan de forma similar en una amplia variedad de condiciones debido a la buena aproximación que tienen las moléculas que se encuentran más separadas, y los gases se consideran como casos especiales de la ecuación del gas ideal, con una o más de las variables constantes.

• Ley de Avogadro:

• Avogadro descubre en 1811 que a presión y temperatura constantes, la misma cantidad de gas tiene el mismo volumen independientemente del elemento químico que lo forme
• El volumen (V) es directamente proporcional a la cantidad de partículas de gas (n) independiente del elemento químico que forme el gas
• Por lo tanto: V₁ / n₁ = V₂ / n₂

• Lo cual tiene como consecuencia que:

• Si aumenta la cantidad de gas, aumenta el volumen
• Si disminuye la cantidad de gas, disminuye el volumen

• Ley de Boyle:
• Boyle descubrió en 1662 que la presión que ejerce un gas es inversamente proporcional a su volumen a temperatura y cantidad de gas constante: P = k / V → P · V = k  (k es una constante).

• Por lo tanto: P₁ · V₁ = P₂ · V₂

• Lo cual tiene como consecuencia que:

• Si la presión aumenta el volumen disminuye 
• Si la presión disminuye el volumen aumenta

• Nota: también se llama Ley de Boyle-Mariotte pues la descubrió de forma independiente en 1676.

• Ley de Charles:

• Charles descubrió en 1787 que el volumen del gas es directamente proporcional a su temperatura a presión constante: V = k · T (k es una constante).
• Por lo tanto: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

• Lo cual tiene como consecuencia que:

• Si la temperatura aumenta el volumen aumenta
• Si la temperatura disminuye el volumen disminuye

• Nota: también se llama Ley de Charles y Gay-Lussac.

• Ley de Gay - Lussac:

• Gay-Lussac descubre en 1802 que la presión del gas es directamente proporcional a su temperatura a volumen constante: P = k · T (k es una constante).

• Por lo tanto: P₁ / T₁ = P₂ / T₂

• Lo cual tiene como consecuencia que:

• Si la temperatura aumenta la presión aumenta
• Si la temperatura disminuye la presión disminuye

• Ley de los Gases Ideales:

• Los gases ideales poseen las siguientes propiedades:

• Las moléculas del gas se mueven a grandes velocidades de forma lineal pero desordenada
• La velocidad de las moléculas del gas es proporcional a su temperatura absoluta
• Las moléculas del gas ejercen presión sostenida sobre las paredes del recipiente que lo contiene  
• Los choques entre las moléculas del gas son elásticas por lo que no pierden energía cinética
• La atracción / repulsión entre las moléculas del gas es despreciable

• Para estos gases ideales se cumple la siguiente ley:

P · V = n · R · T

• Donde n son los moles del gas y R la constante universal de los gases ideales.

• Ley General de los Gases:

• La Ley General de los Gases consiste en la unión de las siguientes leyes:

• Ley de Boyle: P₁ · V₁ = P₂ · V₂
• Ley de Gay-Lussac: P₁ / T₁ = P₂ / T₂
• Ley de Charles: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

• Todas ellas se condensan en la siguiente fórmula:

P₁·V₁ / T₁ = P₂·V₂ / T₂

PROCEDIMIENTO

Para poder realizar este laboratorio debemos de ingresar al siguiente link en donde de manera dinámica nos dan a aprender los diferentes estados y leyes .

link: http://www.educaplus.org/gases/ejer_gas_ideal.html 

1: Al ingresar a esta pagina nos encontraremos con la siguiente entrada 

para llegar al desarrollo de este laboratorio debemos de entrar primeramente a la parte teórica, conceptos y leyes .

Estados de agregación

En física y química se observa que, para cualquier sustancia o mezcla, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen.

SOLIDO:

Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma definida; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son calificados generalmente como duros así como resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos cristalinos, la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la intervención de las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas. En los amorfos o vítreos, por el contrario, las partículas que los constituyen carecen de una estructura ordenada.

Las sustancias en estado sólido suelen presentar algunas de las siguientes características:

* Cohesión elevada.
*Tienen una forma definida y memoria de forma, presentando fuerzas elásticas restitutivas si se deforman fuera de su configuración original.
*A efectos prácticos son incompresibles.
Resistencia a la fragmentación.
*Fluidez muy baja o nula.
*Algunos de ellos se subliman.

LIQUIDO:

Si se incrementa la temperatura de un sólido, este va perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. 

El estado líquido presenta las siguientes características:

*Cohesión menor.
*Poseen movimiento de energía cinética.
*Son fluidos, no poseen forma definida, ni memoria de forma por lo que toman la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
*En el frío se contrae (exceptuando el agua).
*Posee fluidez a través de pequeños orificios.
*Puede presentar difusión.
*Son poco compresibles.

GASEOSO:

Se denomina gas al estado de agregación de la materia compuesto principalmente por moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, lo que hace que los gases no tengan volumen y forma definida, y se expandan libremente hasta llenar el recipiente que los contiene. Su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos, y las fuerzas gravitatorias y de atracción entre sus moléculas resultan insignificantes. En algunos diccionarios el término gas es considerado como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos: vapor se refiere estrictamente a aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante.

Dependiendo de sus contenidos de energía o de las fuerzas que actúan, la materia puede estar en un estado o en otro diferente: se ha hablado durante la historia, de un gas ideal o de un sólido cristalino perfecto, pero ambos son modelos límites ideales y, por tanto, no tienen existencia rea

• El movimiento de las partículas en los siguientes estados de agregación según temperatura , volumen o presión lo podemos ver de esta forma

Temperatura :

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que este se encuentra más caliente

* ESCALAS : En la actualidad hay varias escalas para medir la temperatura; las más conocidas y utilizadas son las escalas Celsius (ºC), Kelvin (K) y Fahrenheit (ºF).

 1 Celcius (°C): Es la unidad termométrica cuyo 0 se ubica 0,01 grados por debajo del punto triple del agua que es cuando se encuentran en equilibrio el estado liquido, solido y gaseoso en una sustancia y su intensidad calórica equivale a la del kelvin.

2 Kelvin (°K): Es la unidad fundamental  de la temperatura; es la escala de temperatura absoluta. El término temperatura absoluta significa que el cero en la escala Kelvin, denotado 0 °K, es la temperatura teórica mas baja que puede obtenerse.

3 Fahrenheit (°F): es una escala de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724 esta escala establece como las temperaturas de congelación y ebullición del agua, 32 °F y 212 °F.

´PUNTOS DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN DEL AGUA :

Fusión:

La fase líquida se encuentra en equilibrio con la fase sólida y la temperatura permanece constante.
Los valores otorgados a este punto en cada escala son:

                                                                Celsius: 0
                                                                Kelvin: 273.15
                                                                Fahrenheit: 32

El punto de fusión es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido, es decir, la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva.

En la mayoría de las sustancias, el punto de fusión y de congelación, son iguales. Pero esto no siempre es así: por ejemplo, el agar-agar se funde a 85 °C y se solidifica a partir de los 31 a 40 °C; este proceso se conoce como histéresis.

Ebullición :

La fase líquida se encuentra en equilibrio con la fase gaseosa y la temperatura permanece constante.
Los valores otorgados a este punto en cada escala son:



                                                 Celsius: 100
                                                 Kelvin: 373.15
                                                 Fahrenheit: 212

La ebullición es un proceso físico en el que un líquido pasa a estado gaseoso. Se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión. Si se continúa calentando el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar la temperatura el calor se emplea en la conversión de la materia en estado líquido al estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa pasa al estado gaseoso. El calor puesto en juego durante el calentamiento de la masa del líquido se denomina calor sensible, y al que se manifiesta durante el cambio de estado se lo llama calor latente de ebullición o vaporización.

Presión:

La presión de un gas se origina por el choque por unidad de tiempo de sus moléculas con las paredes del recipiente que lo contiene. La presión aumenta cuando aumenta el numero de choques entre las moléculas y el recipiente., en física la presión es la relación existente entre la fuerza y la superficie donde esta se ejerce.

P=FS

Como la unidad de medida de la fuerza en el newton (N) y la de la superficie es el metro cuadrado (m²) la unidad de la presion seria (N/m²) llamada pascal (Pa).

1Pa=1Nm2

Existen otras unidades para medir la presión como lo es la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mmHg).
*Atmosfera (atm): Es una unidad de medida cualitativa que se define como la presión que ejerce la atmósfera terrestre a nivel del mar. Una atmósfera es equivalente a 101325 Pa (pascales) y es frecuente que 1 atm se refiera como el valor de presión general.
*Milimetro de Mercurio (mmHg): Representa una presión equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 mm de altura.

Volumen :

El volumen corresponde a la medida del espacio que ocupa un cuerpo. Los gases ocupan el volumen total del recipiente que los contiene por lo tanto si el volumen del recipiente disminuye esto es equivalente a decir que el volumen del gas también lo ha hecho. Hay muchas unidades para medir el volumen pero las principales son el litro (L) y mililitro (mL).

Equivalencia:  1L = 1000 mL= 1000 cm³

Leyes :

*Boyle

*Charles

*Gases ideales 

BOYLE:

La ley de Boyle-Mariotte, o ley de Boyle, formulada independientemente por el físico y químico británico Robert Boyle (1662) y el físico y botánico francés Edme Mariotte (1676), es una de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante.

FORMULA:

CHARLES:

La ley de Charles es una de las leyes de los gases. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenida a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.

En esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura, el volumen del gas disminuye. ​Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética debido al movimiento de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

Volumen sobre temperatura: Constante (K -en referencia a si mismo)

${\displaystyle {\frac {V}{T}}=k_{2}}$

o también:

${\displaystyle V=k_{2}T\qquad }$

donde:

• V es el volumen.
• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin).
• k₂ es la constante de proporcionalidad.

Además puede expresarse como:

${\displaystyle {\frac {V_{1}}{T_{1}}}={\frac {V_{2}}{T_{2}}}}$

donde:

${\displaystyle V_{1}\,}$= Volumen inicial

${\displaystyle T_{1}\,}$= Temperatura inicial

${\displaystyle V_{2}\,}$= Volumen final

${\displaystyle T_{2}\,}$= Temperatura final

Despejando T₁ se obtiene:

${\displaystyle T_{1}={\frac {V_{1}\cdot T_{2}}{V_{2}}}}$

Despejando T₂ se obtiene:

${\displaystyle T_{2}={\frac {V_{2}\cdot T_{1}}{V_{1}}}}$

Despejando V₁ es igual a:

${\displaystyle V_{1}={\frac {V_{2}\cdot T_{1}}{T_{2}}}}$

Despejando V₂ se obtiene:

${\displaystyle V_{2}={\frac {V_{1}\cdot T_{2}}{T_{1}}}}$

Un buen experimento para demostrar esta ley es el de calentar una lata con un poco de agua, al hervir el agua se sumerge en agua fría y su volumen cambia.

GASES IDEALES :

a ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.

En 1648, el químico Jan Baptista van Helmont creó el vocablo gas, a partir del término griego kaos (desorden) para definir las génesis características del anhídrido carbónico. Esta denominación se extendió luego a todos los cuerpos gaseosos y se utiliza para designar uno de los estados de la materia.

La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante

FORMULA:

EJERCICIOS

Ley de Boyle.

3528 mrnHg           VI -8811mL1866rn

VI . Pl P2 . V2               

16658, 73 rmnHg

La respuesta debe ser dada en atm6sferas, asi que hacemos la conversiåm (Recordemos que una atn%stera equvale a 760 mmHg).

1 atrn

16658, 73 mmHg x = 21.91 760 mmHg

p1: 6887 mmHg p2: 18,21
14

atm v2: 1782 •rnL

ConversiOn:

1 atm

6887 mmHg x  = 9.0618 atm

760 mmHg

18,21 atm .1782

- 35BO,9 mL

9,0618

Ley de Charles.

atm v2: 1782 •rnL

     VI _ 4,47 L              570C2180 mL

Vlah -

Conversión

21H0 ml. r = 2,180 L

1000

4,47 L . SPC

116,87

            2,180 L         

 394        2,13 L  2330 mL

Tl -5 T2_

Conversión

2330 2,33 L

1000 mL

394 c + 273  = 6670 K

2,33 L.

       2-13 L = i29,62ók

Principia de Avogadro.

n 1: 0,842 

  mot

Conversión

2,12 L

1000 ml

2,12 L . 0,842 mol

= 3,57 mol

       : ¿? nr = 0,59 mol            1480         1,48 L         0,1 mol

VI .-9 VI

20

Ley de los gases ideales o ecuaciOn de estado.

 
                                                                                                              0.082     L

P - 1170 mmHgn - O,012 mol R mol . 0K

T = 9175.6 OK

PV = nRT -5 V -

Conversién

1 atm

1170 rnrnHg x

760 mmHg

= 5, 8651 L

1,S394atm

Conversion

                        

5.8651 L x   - o,00S86 mL

0-082 atm. L

P = 6,97 atm V = 7,17 L                0,781          R =

mol . •K

mot _ KConversión 780, 340K 273 = 507,340C