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

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Química.Química. R. Chang. Ed. Mc Graw-Hill. 6ta R. Chang. Ed. Mc Graw-Hill. 6ta

edición edición (1998). Capítulo 5.(1998). Capítulo 5.