Estado gaseoso. Mezclas de gases ideales presión parcial de un gas en una mezcla de gases ideales ley de Dalton

Transcripción

1 Estado gaseoso Ecuació de estado de los gases perfectos o ideales Mezclas de gases ideales presió parcial de u gas e ua mezcla de gases ideales ley de Dalto Feómeos de disolució de gases e líquidos leyes geerales de los feómeos de disolució de gases e líquidos ley de Hery presió parcial de u gas e u líquido

2 Gases perfectos o ideales U gas perfecto o ideal es aquel e el que o existe fuerzas de iteracció molecular, ya que las distacias etre las moléculas so del mismo orde de magitud que el alcace de las fuerzas itermoleculares las moléculas del gas se comporta idepedietemete uas de otras el tamaño de las moléculas es despreciable, ya que es muy pequeño e comparació co las distacias que existe etre ellas las moléculas posee masa, pero o tiee volume propio

3 Ecuació de estado de los gases ideales Desde u puto de vista macroscópico, el estado e que se ecuetra u gas, ya sea ideal o real, queda perfectamete defiido ua vez coocidos los valores que preseta la presió, el volume y la temperatura de dicho gas. Ahora bie, e cualquier gas, estas tres variables o so idepedietes etre sí, sio que se halla relacioadas mediate ua ecuació que se deomia ecuació de estado, de maera que basta co coocer los valores de dos de ellas para saber el valor que preseta la tercera. E u gas perfecto o ideal, la ecuació de estado es P V R T siedo P la presió existete e el gas, T la temperatura absoluta, e ºK, a la que se ecuetra, V el volume ocupado por el gas, el úmero de moles de gas presetes e dicho volume y R = 8,31 J ºK -1 mol -1 la costate uiversal de los gases perfectos. U mol de cualquier gas es aquella catidad de gas cuya masa es igual a su masa molecular expresada e gramos. Por tato, si m es la masa de u gas coteida e u determiado volume V y M es su masa m molecular, el úmero de moles de gas presetes e dicho volume será M

4 Ecuació de estado de los gases ideales: coclusioes P V R T A igualdad de presió y temperatura, el volume molar, es decir, el volume ocupado por V u mol v es el mismo e todos los gases ideales (e codicioes ormales de presió y temperatura, es decir, a 1 atm de presió y a 0 ºC, el volume molar de todos los gases ideales es igual a 22,4 litros) E cualquier trasformació a temperatura costate que experimeta u gas ideal P V costate E cualquier trasformació a presió costate que experimeta u gas ideal V T costate E cualquier trasformació a volume costate que experimeta u gas ideal P costate T

5 Ecuació de estado de los gases reales ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES P V R T ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES REALES a (P )(V b ) R T 2 v siedo P la presió existete e el gas, T la temperatura absoluta a la que se ecuetra, V el volume ocupado por el gas, el úmero de moles de gas presetes e dicho volume, R la costate uiversal de los gases perfectos, a y b dos costates características del gas real cocreto que se esté cosiderado y v el volume V molar, es decir, el volume ocupado por u mol de gas (evidetemete, v ) a y b represeta los factores de correcció que hay que itroducir e los térmios de presió y de 2 v volume, respectivamete, de la ecuació de estado de los gases reales para teer e cueta que las fuerzas de iteracció molecular o so ulas y que las moléculas posee u tamaño que o se puede despreciar

6 Mezclas de gases ideales: presió parcial de u gas e ua mezcla de gases ideales Ua mezcla de gases ideales se comporta tambié como u gas ideal, de maera que P V = R T siedo P la presió total a la que se ecuetra la mezcla, T su temperatura absoluta, V el volume total ocupado por la mezcla, R la costate uiversal de los gases perfectos y el úmero total de moles existetes e la mezcla, que será igual a la suma de los úmeros de moles de los diferetes gases que la compoe, es decir = N Por defiició de gas ideal, e ua mezcla de gases ideales o existe fuerzas de iteracció molecular, i etre las moléculas de cada gas de la mezcla, i etre moléculas de gases distitos. Esto quiere decir que cada uo de los gases que compoe la mezcla se comporta idepedietemete de los demás, como si éstos o existiera. Por tato, el estudio de ua mezcla de gases ideales se puede llevar a cabo supoiedo que cada gas de la mezcla se comporta idepedietemete de los demás, como si estuviera él sólo ocupado todo el volume de la mezcla a la misma temperatura que ésta, pero ejerciedo ua presió que, lógicamete, es meor que la presió total de la mezcla. Si p i es la presió que ejerce u gas i cualquiera de la mezcla, supoiedo que se halla él sólo ocupado todo el volume de la mezcla a la misma temperatura que ésta, y i es el úmero de moles de dicho gas presetes e la mezcla, se cumplirá i p i V = i R T pi presió parcial del gas i La presió parcial de u gas e ua mezcla de gases ideales es la presió que ejerce dicho gas supoiedo que se halla él sólo ocupado todo el volume de la mezcla a la misma temperatura que ésta

7 Presioes parciales del O 2 y el CO 2 e el aire atmosférico y e el aire alveolar p (O 2 ) (mmhg) p (CO 2 ) (mmhg) aire atmosférico aire alveolar

8 Ley de Dalto La presió parcial que ejerce cualquier gas i de ua mezcla de gases ideales es siedo P la presió total a la que se ecuetra la mezcla, i el úmero de moles del gas i presetes e la mezcla y el úmero total de moles de la mezcla. E ua mezcla de N gases ideales 1 p1 2 p2 3 p3 N pn p 1 +p 2 +p p 3 i + +p P = p i N ( p2 +p3 + + pn LEY DE DALTON N ) Ley de Dalto La presió total de ua mezcla de gases ideales es igual a la suma de las presioes parciales ejercidas por los diferetes gases que la compoe

9 Leyes geerales de los feómeos de disolució de gases e líquidos Cuado u gas se halla e cotacto co u líquido, tiede a disolverse e él e mayor o meor medida, depediedo de cual sea la solubilidad del gas e el líquido. Los feómeos de disolució de gases e líquidos, idepedietemete de que sea gases ideales o reales, se rige por dos leyes geerales: 1.- A ua temperatura dada, la solubilidad de u gas e u líquido aumeta a medida que aumeta la presió ejercida por el gas e cotacto co el líquido 2.- La solubilidad de u gas e u líquido dismiuye al aumetar la temperatura a la que se ecuetra el líquido

10 Ley de Hery E el caso particular de u gas ideal e cotacto co u líquido, se comprueba experimetalmete que la cocetració molar C m del gas disuelto e el líquido, es decir, el úmero de moles de gas que se disuelve por uidad de volume de líquido es directamete proporcioal a la presió P ejercida por el gas e cotacto co el líquido, de modo que C m = K P Ley de Hery siedo la costate de proporcioalidad K la deomiada costate de Hery. La costate de Hery que caracteriza la solubilidad de u gas ideal e u líquido represeta el úmero de moles de gas que se disuelve por uidad de volume de líquido cuado la presió ejercida por el gas e cotacto co el líquido es igual a ua uidad (P=1). Su valor depede, lógicamete, del gas y el líquido cocretos que se cosidere e cada caso y dismiuye a medida que aumeta la temperatura a la que se ecuetra el líquido e que se disuelve el gas. E el caso de ua mezcla de gases ideales e cotacto co u líquido, la ley de Hery establece que la cocetració molar C m de cada gas de la mezcla disuelto e el líquido, es decir, el úmero de moles de cada gas de la mezcla que se disuelve por uidad de volume de líquido es directamete proporcioal a la presió parcial p que dicho gas ejerce e la mezcla gaseosa, de maera que C m = K p siedo K la costate de Hery que caracteriza la solubilidad del gas e el líquido.

11 Presió parcial de u gas e u líquido (1) La presió parcial de u gas e u líquido es u cocepto que se emplea habitualmete para expresar la catidad de gas que se halla disuelta por uidad de volume de líquido cuado e el líquido hay varios gases disueltos La presió parcial de u gas e u líquido se defie como el cociete etre el úmero de moles de gas que hay disueltos por uidad de volume de líquido y la costate de Hery que caracteriza la solubilidad del gas e el líquido Cm pl K pl :presió parcial del gas e el líquido Cm : cocetració molar del gas e el líquido K: costatede Hery del gas e el líquido

12 Presió parcial de u gas e u líquido (2) E el istate iicial e que el líquido etra e cotacto co la mezcla gaseosa C m (iicial) = K p L E la situació fial de equilibrio (de acuerdo co la ley de Hery) C m (equilibrio) = K p Cuado u líquido etra e cotacto co ua mezcla de gases ideales, se puede dar tres casos distitos para cada gas de la mezcla: si la presió parcial del gas e el líquido p L es meor que su presió parcial e la mezcla gaseosa p, el gas se disolverá e el líquido hasta que fialmete, de acuerdo co la ley de Hery, ambas presioes parciales se iguale si la presió parcial del gas e el líquido p L es mayor que su presió parcial e la mezcla gaseosa p, el gas se desprederá del líquido hasta que fialmete, de acuerdo co la ley de Hery, ambas presioes parciales se iguale si la presió parcial del gas e el líquido p L es igual que su presió parcial p e la mezcla gaseosa, el gas i se disolverá i se desprederá del líquido

13 Presioes parciales del O 2 y el CO 2 e la sagre arterial y e la sagre veosa p (O 2 ) (mmhg) p (CO 2 ) (mmhg) aire alveolar sagre arterial sagre veosa 40 46