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Quimica

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QUIMICA
GENERAL E
INORGÁNICA
Ing. Marco Valenzuela
Tabla de unidades de peso
1. Factores de conversión
1.- ¿Cuál esla masa en libras de un objeto que pesa 800 gr.?
1 libra =453 gr
Por tanto; la masa de dicho objeto será:
Regla de tres : Factores de conversión:
1 libra 453 gr 1 libra x 800 gr = 1.763 lb
453 gr
X 800 gr
X = 800 gr x 1 libra
453 gr
X = 1.763 lb
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  • 3. 1. Factores de conversión 1.- ¿Cuál esla masa en libras de un objeto que pesa 800 gr.? 1 libra =453 gr Por tanto; la masa de dicho objeto será: Regla de tres : Factores de conversión: 1 libra 453 gr 1 libra x 800 gr = 1.763 lb 453 gr X 800 gr X = 800 gr x 1 libra 453 gr X = 1.763 lb
  • 4. Tabla de unidades de volumen
  • 6. Tabla de unidades de temperatura
  • 7. Tabla de unidades de longitud
  • 8. Ejercicios 2 2.- Un auto corre a una velocidad de 45 millas por hora. ¿Cuál es su velocidad en metros por segundo? A partir de las relaciones: 1 milla = 1.609 Km 1 Km = 1000 m 1h = 60 min 1min = 60 seg Por tanto; V = 45 milla x 1.609 Km x 1000 m x 1 h x 1 min = 20.11 m 𝑚 𝑠ⅇ𝑔 h 1 milla 1 Km 60 min 60 seg
  • 9. Ejercicios 3 3.- ¿Cuál es la densidad en el sistema métrico de un líquido de 420 𝑐𝑚3 del cual pesan 1 Kg? 𝑑 = 𝑚 𝑣 Por tanto; 1 Kg = 1000gr 1 𝑐𝑚3 pesará 1000 gr 420 𝑐𝑚3 Por consiguiente la densidad será: d = 2.381 𝑔/𝑐𝑚3
  • 10. Ejercicios 4 4.- ¿Cuál es la densidad relativa de un sólido cuya densidad en el sistema inglés es 5 onzas ∕ pulgada cúbica ? Por tanto; La densidad del agua es 0.5780 onzas ∕ pulgada cúbica Entomces : Densidad relativa = Densidad dela sustancia dada Densidad de la sustancia tipo Se tiene: Densidad relativa = Densidad del sólido = 5 onzas pulgada cúbica = 8.650 Densidad del agua o.5780 onzas pulgada cúbica
  • 11. Ejercicios 5 5.- 1400𝑐𝑚3 de dióxido de azufreen las condiciones normales (00 𝐶 y 760 mm de presión ) pesan 4 gr. a) ¿ Cuál es la densidad del gas en estas codiciones? b) ¿ Cuál es la densidad relativa con respecto al aire? La densidad del aire en condiciones normales de presión y temperatura es de 1,293 gr / litro a) 1400 𝑐𝑚3 = 1, 4 l Si 1,4 litros pesan 4 gr , 1 litro pesará 4 1,4 𝑔𝑟 O sea que la densidad es igual a 2,858 g/litro b) Densidad relativa (aire) = Densidad del gas = 2,858 gr/l = 2,21 Densidad del airea 1,293 gr/l
  • 12. ¿ Cuántas pulgadas cuadradas hay en un metro cuadrado? 1 m = 100 𝑐𝑚 2,54 𝑐𝑚/𝑝𝑢𝑙𝑔 = 39,37 pulg 1𝑚2 = (1𝑚)2 = (39,37)2 = 1550 𝑝𝑢𝑙𝑔2 a) ¿ Cuántos centimetros cúbicos hay en un metro cübico? b) ¿ Cuántos litros hay en un metro cúbico ? c) ¿ Cuántos centímettros cúbicos hay en un litro? Solución: a) 1 𝑚3 = (1𝑚)3 = (100𝑐𝑚)3 = (102 𝑐𝑚)3 = 106 𝑐𝑚3 b) 1 𝑚3 = (10 𝑑𝑚)3 = 103 𝑑𝑚3 x 1 l / 𝑑𝑚3 = 103 l c) 1 l = 1 𝑑𝑚3 = (10 𝑐𝑚)3 = 103 𝑐𝑚3 Ejercicios 6
  • 13. 6.- Calcular la densidad en el sistema métrico de un líquido, 4 pulgadas cúbicas del cual pesan 35 onzas. De las equivalencias de unidades tenemos: 1 pulgada = 2,54 cm 1 onza = 28,35 gr Se deducen los siguientes factores de conversión: Densidad = 𝑚 𝑉 = 3,5 𝑜𝑛𝑧𝑎𝑠 4 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠3 x 28,35 𝑔𝑟 𝑜𝑛𝑧𝑎 x ( 1 2,54 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑚 )³ = 3,5 𝑥 28,35 4 𝑥 2,54³ 𝑔𝑟 𝑐𝑚³ =1,51 𝑔𝑟 𝑐𝑚³ 7.- ¿ Cuál es el costo de 3 litros de un aceite de densidad 0,8 gr/cm³, que se vende a 12 Bs el Kilogramo? Utilizando los correspondientes factores de conversión se tiene: Costo del aceite = 3 l x 1000 𝑐𝑚³ 𝑙 x 0,8 𝑔𝑟 𝑐𝑚³ x 1 1000 𝐾𝑔 𝑔𝑟 x 12 𝐵𝑠 𝐾𝑔 = 28 ,8 Bs Ejercicios 6 y 7
  • 14. 8.- A 4 º C, la densidad del agua en el sistema inglés es 64,43 libras/ pie³. Calcular el volumen en litros ocupado por 600 gr de agua. Volumen = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = 600𝑔𝑟 64,43 𝑙𝑏 𝑝𝑖𝑒³ = 600 𝑔𝑟 𝑥 𝑝𝑖𝑒³ 64,43 𝑙𝑏 x 1 453,6 𝑙𝑏 𝑔𝑟 x 28,316 𝑙 𝑝𝑖𝑒³ x 600 𝑥 28,316 64,43 𝑥 453,6 litros = 0,600 l 9.- Expresar la temperatura 68 ºF en grados Centigrados. Como los 32 ºF corresponden a 0 ºC, hay que restar 32 º del valor Fahrenheit para conocer ºF situados por encima del 0 ºC. 68 ºF - 32 ºF = 36 ºF Puesto que 100 ºC = 180 ºF el factor de conversión es : 1 = 100°𝐶 180°𝐹 = 5 °𝐶 9 °𝐹 Por tanto: 36 ºF = 36ºF x 5 °𝐶 9°𝐹 = 36 𝑥 5 9 ºC = 20 ºC Ejercicios 8 y 9
  • 15. Ejercicios 10 y 11 10.- Exprear la temperatura de 40 °C n grados Fahrenheit. De la relación de equivalencia 100 °C = 180 °F entonces hallamos el factor e conversión: 1 = 180°𝐹 100°𝐶 = 9°𝐹 5°𝐶 Los grados Fahrenheit por encima del puto de congelación del agua serán : 40°C = 40°C x 9°𝐹 5°𝐶 = 72 °F Puesto que dicho punto fijo corresponde 32 °F, la temperatura Fahrenheit equivalente a los 40 °C es: 72 ° + 32 ° = 104 °F 11.- Expresar la temperatura 131 °F en grados absolutos Kelvin 131 °F – 32 °F = 99 °F Ahora : 99 °F x 5°𝐶 9°𝐹 = 55°C Finalmente : 55 °C + 273 = 328 °K
  • 16. Ejercicios 12 y 13 12.- Transformar la temperatura absoluta 555 º R en grados centígrados. Puede resolverse este problema siguiendo os caminos distintos. En el primero de ellos, se convierte en primer lugar la temperatura absoluta dada la escala Rankine en el valor correspondiente en la escala absoluta Kelvin recordando que 100º K corresponden a 180 º R, o sea, 5 º K = 9º R Por consiguiente : 555 ºR x 5°𝐾 9 °𝑅 =308,3 ºK Después se convierte este valor en la escala Centígrada : 308,3º K - 273º = 35,3 ºC 13.- ¿ Cuántas pulgadas cuadradas hay en un meto cuadrado? 1 m = 100𝑐𝑚 2,54 𝑐𝑚/𝑝𝑢𝑙𝑔 = 39,37 pulg 1m² = (1m)² = (39,37 pulg²) = 1550 pulg²
  • 17. Ejercicios 14 y 15 14.- Una barra uniforme de acero tiene longitud 16,o pulgadas ; su masa es de 6 lb 4 oz . Determine la masa de la barra en gramos por centímetro de longitud. 1 lb 16 oz 1lb 453,58 gr 1 pulgada 2,54 cm X X 4 oz 6,25 lb X 16 pulgadas X x= 0,25 lb + 6 lb = 6,25 lb X = 2834,5gr x= 40,6 cm Entonces tenemos : 2834,5 𝑔𝑟 40,6 𝑐𝑚 = 69,0 𝑔𝑟 𝑐𝑚 15.- Se ha observado que una pelota de tenis viaja a una velocidad de 95 millas por hora . Expresar en metros por segundo. 95 𝑚𝑖 ℎ x 1609 𝑥 103 1 𝑚 𝑚𝑖 x 1 ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 = 42,459 𝑚 𝑠𝑒𝑔
  • 18. Práctica 1 factores de conversión 1.-La aceleracion de la gravedad en un punto de la tierra es 980 cm/seg² . Expresa este valor en millas por minuto al cuadrado. 2.- Calcular el volumen en centímetros cúbicos que ocupan 50 gr de benceno cuya densidad es o,51onzas por pulgada cúbica. 3.- La densidad del mercurio a 4ºC es 13,585 gr/cm². Calcular su valor en libras por pie cúbico 4.- La densidad del oro es 19, 32 gr/cm² . ¿ Cuál es el peso en kilogramos de un pie cúbico de este metal ? 5.- La densidad relativa de una sustancia es 7,5 . ¿ Cuál es el peso de 1 pie cúbico del material. a) en el sistema métrico en gramos. b) en libras 6.- El volumen de un cuerpo viene expresado de manera anormal como 967,7cm² pulgada. a) justificar si es teóricamente correcta esta unidad para expresar el volumen. b) expresar dicho volumen en unidades corrientes. 7.- se compra una partida de 80 galones ( americanos) de ácido sulfúrico, de densidad 1,o4onzas / pulgada cúbica pagándose a 18 Bs el kilogramo. Calcular el costo. 8.- ¿ Qué temperatura es más baja, 20 ºF ó - 8 ºC. 9.- ¿Cuál es la diferencia en temperatura entre 86 ºF y 25 ºC ? 10.- El oxígeno líquido hierve a -297, 4 ºF y congela a -361 ºF. Calcular estas temperaturas: a) en grados centígrados b)en grados absolutos Kelvin. 11.- los puntos de fusión de los metales estaño, cinc y cadmio son respectivamente, 909,4 ºR, 1246,9 ºR y 1069,5 ºR. Calcular las temperaturas equivalentes en grados centígrados. 12.- En otras épocas se tomo el cero Fahrenheit como la temperatura mas baja que podía conseguirse con una mezcla de hielo, sal y disolución. Hoy en día sabemos que esta temperatura es -21,3ºC . Calcular esta temperatura en ºF.
  • 19. Solución práctica 1 1.- 980 𝑐𝑚 𝑠𝑒𝑔2 x (60 𝑠𝑒𝑔)2 (1𝑚𝑖𝑛)2 x 1𝑚 100 𝑐𝑚 x 1 𝐾𝑚 1000 𝑚 x 1 𝑚𝑖 1,6093 𝐾𝑚 = 21, 93 𝑚𝑖 𝑚𝑖𝑛2 2.- d = 𝑚 𝑉 y V= 𝑚 𝑑 entonces : 0,51 𝑜𝑧 𝑝𝑢𝑙𝑔3 x 28,3495 𝑔𝑟 1 𝑜𝑧 = 14,458 𝑔𝑟 𝑝𝑢𝑙𝑔3 x (1 𝑝𝑢𝑙𝑔)3 (2,54 𝑐𝑚)3 = 0,88 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 V= 50 𝑔𝑟 0,88 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 = 56,67 𝑐𝑚3 3.- 13,585 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 x 1 𝑙𝑏 453,6 𝑔𝑟 (20,48 𝑐𝑚)3 (1 𝑝𝑖𝑒)3 = 848,06 𝑙𝑏 𝑝𝑖𝑒3 4.- 19,32 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 1 𝐾𝑔𝑟 1000 𝑔𝑟 (30,48 𝑐𝑚)3 (1 𝑝𝑖𝑒)3 =547,08 Kgr 5.- 7,5 0𝑧 𝑝𝑖𝑒3 x 28,35 𝑔𝑟 1 𝑜𝑧 = 212, 4 gr en libras : 212,4 Kgr x 1𝑙𝑏 0,45 36 𝐾𝑔𝑟 = 468,2 lb 6.- 967,7𝑐𝑚2 pulgada x 2,54 𝑐𝑚 1 𝑝𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 = 2458 𝑐𝑚 3 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎 3 (2,54 𝑐𝑚)3 = 150 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠3 7.- V = 80 galones(americanos) H₂S O₄ ; d = 1,o4 𝑜𝑧 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎 3 ; costo 18 Bs/kg m = 80 galones x 3,785 𝑙 1 𝑔𝑎𝑙ó𝑛 1000𝑐𝑚3 1 𝑙 = 302800𝑐𝑚3
  • 20. Solución práctica 1 d = 1,04 𝑜𝑧 𝑝𝑙𝑔3 = 28,35 𝑔𝑟 1 𝑜𝑧 x 1𝑘𝑔 1000𝑔𝑟 x (1 𝑝𝑙𝑔 )3 (2,54 𝑐𝑚)3 = 1,80 x103 𝑘𝑔𝑟 𝑐𝑚3 m = 1,80 x 103 𝑘𝑔𝑟 𝑐𝑚3 x 302800 𝑐𝑚3 = 545 ,040 Kgr, entonces : 545, 040 kgr x 18 𝐵𝑠 1 𝐾𝑔𝑟 = 9810 Bs 8.- 20 º F – 32 º F = - 12 º F entonces : -12 º F x 5 °𝐶 9 °𝐹 = - 6,6 º C por tanto ; 20 º F es mas baja que -8 º C 9.- 86 º F - 32 º F = 54 º F entonces tenemos: 54 º F x 5°𝐶 9°𝐹 = 30 °𝐶 la diferencia : 30°𝐶 – 25 °𝐶= 5 °𝐶 10.- - 297,3 °F – 32 °F = -329,4°F 5°𝐶 9°𝐹 = -183°𝐶 + 273 ° = 90 °K - 361 °F - 32 °F = - 393 °F 5°𝐶 9°𝐹 = - 218 °𝐶 + 273 = 55 °K 11.- 909,4 ° R x 5° 𝐾 9° 𝑅 = 505,2 ° K – 273 ° = 232,2 °C 12 .- - 21.3 °C x 9°𝐹 5°𝐶 = 38,34 °F por debajo de 32 °F = - 6,3 °F 1246, 9 ° R x 5° 𝐾 9° 𝑅 = 692, 72 ° K - 273° = 419,7 °C 1069,5 ° R x 5° 𝐾 9° 𝑅 = 594,16 ° K – 273 ° = 321, 16 °C
  • 21. 2.Comportamiento de los gases – Ley de Boyle 1.- Cierta cantidad de gas ocupa 76,8 𝑐𝑚3 a la presión de 772 mm de mercurio. ¿ Cuál será su volumen a la presión de 760 mm de mercurio ( presión normal) ? P₁ V₁ = P₂ V₂ por tanto: V₂ = V₁ 𝑃₁ 𝑃₂ Volumen nuevo = Volumen primitivo x Factor de presión V₂ = V₁ (𝑃₁)/(𝑃₂) = 76,8𝑐𝑚3 x 772 𝑚𝑚 𝐻𝑔 760 𝑚𝑚 𝐻𝑔 = 78,6 𝑐𝑚3 2.- Una partida de aimentos ha de ser distribuida entre 772 náufragos. Se a calculado que cada persona debe tomar 76,8 onzas de alimentos. Al llegar al cargamento se ve que sólo se han salvado 760 personas a las que, no obstante , se distribuye toda la partida . ¿ Qué cantidad ha recibido cada persona? Puesto que hay menos personas que las que se hbía calculado, cada uno recibira mayor cantidad de alimentos. Por cosiguiente la fraccion será: 76,8 onzas x 772 𝑛á𝑢𝑓𝑟𝑟𝑎𝑔𝑜𝑠 760 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 78, 8 oz
  • 22. Ejercicio 3 y 4 Ley Gay- Lussac 3.- un masa de gas ocupa 600 𝑐𝑚 3 a 25 ºC. Sí la presión se mantiene constante, ¿ Cuál será el volumen de dicha masa de gas a – 5 ºC ? Puesto que el volumen del gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta , es necesario transformar la temperatura Centigrada en temperatura absoluta Kelvin, entonces: 25 ºC = 298 ºK - 5 ºC = 268 ºK Puesto que la temperatura absoluta ha disminuido, el volumen final será menor , ya que el gas al enfriarsse se contrae. Por consiguiente : Volumen final = 600 𝑐𝑚 3 x 268º𝐾 298º𝐾 = 539, 6 𝑐𝑚3 4.- Una masa de gas ocupa 600 𝑐𝑚3 a 77 ºF . Sí la presión se mantiene constante, ¿ Cuál será el volumen de dicha masa gaseosa a 23 ºF ? Transformemos las temperaturas Fahrenheit en grados Rankine: 77 ºF + 460º = 537 ºR y 23ºF + 460º = 483 ºR Puesto que la temperatura absoluta Rankine ha disminuido, el volumen final será menor que el inicial entonces tenemos: Volumen final = 600 𝑐𝑚 3 x 483 °𝑅 537 °𝑅 = 539,6 𝑐𝑚 3
  • 23. Ejercicios 5 y 6 5 .- Un grupo de 298 obreros produce 600 cajas en un tiempo dado . Si el número de obreros se reduce a 268 y se supone que todos los otros factores permanecen constantes , ¿ Qué cantidad de cajas produciran en el mismo tiempo? Puesto que el número de obreros ha disminuido , el trabajo total verificado será menor, entonces ; Trabajo verificado = 600 cajas x 268 𝑜𝑏𝑟𝑒𝑟𝑜𝑠 298 𝑜𝑏𝑟𝑒𝑟𝑜𝑠 = 540 cajas 6.- Un tanque metalico contiene un gas a la temperatura de 20 ºC y la presión de 900 mm . La temperatura del gas se eleva a 200 ºC . Suponiendo que no hay variación en el volumen del tanque , calcular la presión en el interior del mismo a esta nueva temperatura. En este como todos los problemas de gases, la primera operación es transformar las temperaturas dadas en sus valores absolutos, en este caso en grados Kelvin: 20 ºC = 293 ºK y 200 ºC = 473 ºK Cuando la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta , la presión del gas en el tanque aumentará al hacerlo la temperatura, entonces tenemos: Presión final = 900 mm x 473°𝐾 293 °𝐾 = 1453 mm
  • 24. Ejercicio 7 y 8 7 .- Un tanqe se halla lleno de un gas a la presión de 4 atmósfers y 10 ºC. La válvula de seguridad se abre cuando la presión llega a 10 atmósferas . Calcular la temperatura a la que debe calentarse el tanque para que se abra la válvula de seguridad. Primero transformamos las temperaturas ; 10 ºC = 283 ºK La temperatura que abra la válvula será mayor a la temperatura inicial, entonces tendremos: Temperatura absoluta final = 283 ºK x 10 𝑎𝑡𝑚 4 1𝑡𝑚 = 708 ºK Temperatura Centígrada final= 434,5 ºC También podemos resolver : 𝑃₁ 𝑇₁ = 𝑃₂ 𝑇₂ Donde : T₂ = T₁ x 𝑃₂ 𝑃₁ 8 .- Cierta masa de gas ocupa 200 litros a 95 ºC y 782 mm. ¿ Cuál será el volumen ocupado por dicha masa de gas a 65 ºC y 815 mm ? Primero transformar temperaturas ; 95 ºC = 368 ºK y 65 ºC = 338 ºK Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERATURA 200 litros ? 782 mm 815 mm 368 ºK 338 ºK
  • 25. Ejercicio 9 Ahora bien, puesto que la presión ha aumentao , el nuevo volumen habrá disminuido, tenemos: Volumen final = 200 l x 782 𝑚𝑚 815 𝑚𝑚 x 338°𝐾 368 °𝐾 = 176, 2 l 9.- El volumen observado en una cantidad de gas a 10 ºC y a la presión de 750 mm es de 240 litros. Hallar el volumen que ocupará si la temperatura aumenta a 40 ºC y la presión disminuye a 700 mm. 10 ºC = 283 ºK y 40 ºC = 313 ºK Como la presión ha disminuido , el factorde presión ser{a mayor; Volumen final = 240 l x 750 𝑚𝑚 700 𝑚𝑚 x 313 °𝐾 283 °𝐾 = 284, 4 litros V₂ = V₁ 𝑃₁ 𝑃₂ 𝑇₂ 𝑇₁ ; P₂ = P₁ 𝑉 ₁ 𝑉₂ 𝑇₂ 𝑇₁ y T₂ = T₁ 𝑃₂ 𝑃₁ 𝑉₂ 𝑉₁ Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 240 litros ? 750 mm 700 mm 283 º K 313 º K
  • 26. Ejercicios 10 y 11 10.- 1000 litros de aire medidos a la presió de 750 mm y a la temperaura de 18 ºC se llevan a un taque de 725 litros de capacidad. La temperatura final es 27ºC. ¿ Cuál es la presión del aire en el tanque? Primero transformamos temperaturas; 18 ºC = 291 ºK y 27 ºC = 300 ºK P₂ = P₁ 𝑉₁ 𝑉₂ 𝑇₂ 𝑇₁ = 750 mm 1000 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 725 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 x 300°𝐾 291 °𝐾 = 1067 mm 11.- Una masa de gas que ocupa un volumen de 600 littros a 25 ºC y 775 mm se comprime dentro de un tanque de 100 litros de capacidad a la presión de 100 atmosferas. Calcular la temperatura final del gas. Transformamos temperatura; 25 ºC = 298 ºK y la presión ; 6 atm x 760 𝑚𝑚 1 𝑎𝑡𝑚 = 4560 mm Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 1000 litros 725 litros 750 mm ? 291 ºK 300 ºK
  • 27. Ejercicios 12 Temperatura final = 298 °K x 4560 𝑚𝑚 775 𝑚𝑚 x 100 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 600 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 = 292 ºK ó 19 ºC 12.- Se recoge gas hidrógeno sobre agua a 25 ºC. El volumen del gas recogido es de 55 𝑐𝑚3 y la presión barométrica es de 758 mm. Si el gas estuviera seco y medido en las condiciones normales, ¿ Cuál sserá su volumen? Volumen final = 55 𝑐𝑚3 x 734,2 𝑚𝑚 760 𝑚𝑚 x 273°𝐾 298 °𝐾 = 48, 7 𝑐𝑚3 Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 600 litros 100 litros 775 mm 4560mm 298 ºK ? Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 55 𝑐𝑚3 ? 734,2 mm 760 mm 298 ºK 273 ºK
  • 28. Ejercicios 13 y 14 13.- Una muestra de oxígeno húmedo, que ocupa 486 𝑐𝑚3 a 20 ºC y presión de 790 mm, está saturada de vapor de agua en un 80%. ¿ Cuál será el volumen ocupado por el oxígeno seco de 25 ºC y 800 mm? Puesto que el gas está tan sólo saturadocon vapor de agua será un 80% de la presión de vapor de agua a 20 ºC, será 0,8 x 17,5 = 14, 0 mm . Por consiguiente, debemos restar 14,0 mm de la presión total de la mezcla tendremos: 790 mm – 14 mm = 776 mm Volumen final = 486 𝑐𝑚3 x 776 𝑚𝑚 800 𝑚𝑚 x 298°𝐾 293°𝐾 = 479, 4 𝑐𝑚3 14 .- Un cilinro con un émbol0 móvil, contiene 40 litros de oxígeno a la presion de 2 atmósferas. La temepratura permanece constante, pero el émbolo seeleva hasta que el volumen del gas es de 60 litros. ¿ Cuál es la presión del gas del cilindro? Presión final = 2 atm x 40 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 60 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 = 1 1 3 atm Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 486 𝑐𝑚3 ? 776 mm 800 mm 293 ºK 298 ºK
  • 29. Ejercicios 15 15.- Un volumen de aire saturado en un 60% con vapor de agua , mide 50 litros a 20 ºC y 790 mm de presión. Se hace burbujas a través de ácido sulfúrico ( H₂ SO₄) y se recoge sobre mercurio ( NH₄) como aire seco a 25 °C y 765 mm. ¿ Cuál será el nuevo volumen del aire? La presión de vapor de agua a 20°C es de 17,5mm Presión parcial de vapor = 17,5 mm x o,60 = 10,5 mm entonces; 790 mm – 10,5mm = 779,5 mm Volumen final = 50 litros x 779,5 𝑚𝑚 765 𝑚𝑚 x 298 °𝐾 293 °𝐾 = 51,8 litros 16.- Un tanque de gas de alumbrado, cerrado con agua a 40 °C y presión de 1 atmosfera contiene 200 𝑚3 de gas . La temperatura disminuye a 20°C y la presión aumenta a 800 mm. ¿ Cuál será el volumen de gas húmedo en estas condiciones? La presión de vapor del agua a 40°C y a 20°C es respectivamente; 55,3 mm y 17,5 mm Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 50 litros ? 779,5 mm 765 mm 293 ºK 298 ºK
  • 30. Ejercicio 16 La presion parcial del gas a 40 ºC es : 760 mm – 55 ,3mm = 704,7 mm La presión parcial del gas a 20 ºC es : 800 mm – 17,5 mm =782,5 mm Volumen final = 200 𝑚3 x 704,7 𝑚𝑚 782,5𝑚𝑚 x 293 °𝐾 313 ° 𝐾 = 168,6 𝑚3 Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 200 𝑚3 ? 704 mm 782,5 mm 313 ºK 293 ºK
  • 31. Ejercicio 16 La presion parcial del gas a 40 ºC es : 760 mm – 55 ,3mm = 704,7 mm La presión parcial del gas a 20 ºC es : 800 mm – 17,5 mm =782,5 mm Volumen final = 200 𝑚3 x 704,7 𝑚𝑚 782,5𝑚𝑚 x 293 °𝐾 313 ° 𝐾 = 168,6 𝑚3 Condiciones originales Condiciones finales VOLUMEN PRESIÓN TEMPERTURA 200 𝑚3 ? 704 mm 782,5 mm 313 ºK 293 ºK
  • 32. Practica 2 comportamiento de los gases 1.- La presión que ejerce sobre 25 litros de un gas aumenta desde 15 atm a 85 atm. Calcular el nuevo volumen si la temperatura permanece constante. 2.- La composición en volumen del aire es : 21,0% de Oxígeno, 78,06% de Nitrógeno y 0,94 de Argón. Calcular la presión parcial de cada gas en el aire a una presión total de 760 mm. 3.- Una masa de oxígeno ocupa 40,o 𝑝𝑖𝑒3 a 758 torr . Calcúlese su volumen a 635 torr, manteniendo la temperatura constante . 4.- El aire de un neumático de automóvil se halla a una presión de 30 libras/ pulgada cuadrada , siendo la temperatura de 20°C . Suponiendo que no existe variación en el volumen del neumático. ¿ Cuál será la presión si la temperatura aumenta a 104 °F ? Calcular dicho valor en las mismas unidades inglesas y en kilogramo por centímetro cuadrado. 5.- Diez litros de hidrogeno a 1 atm de presión están contenidos en un cilindro que tiene un pistón móvil. El pistón se mueve hasta que la misma masa de gas ocupa 2 litros a la misma temperatura. Encuéntrese la presión en el cilindro. 6.- Se recogen 285𝑐𝑚3 de nitrógeno sobre mercurio a - 10°C y presión de 778 mm. Calcular el volumen que obtendremos al recogerlo sobre agua a 4o°C y presión de 700mm. La presión de vapor de agua a 40 °C es 55,3 mm. 7.- Una masa dada de cloro ocupa 30,0 𝑐𝑚3 a 20ºC. Calcúlese su volumen a 45 ºC , manteniendo contante la presión.
  • 33. 8.- Una muestra de 500 litros de aire seco a 25°C y 750 mm de presión se hace burbujear lentamente a través de agua a 25°C y se recoge en un gasómetro cerrado de agua . La presión del gas recogido es de 750 mm. ¿ Cuál es el volumen del gas húmedo? La presión del vapor de agua a 25°C es de 23,8 mm. 9.- En un edificio con acondicionamiento de aire se absorben desde el exterior 1000 litros de aire a la temperatura de 11 °C , presión de 780mm y humedad relativa del 20 %. Dicho aire pasa a través de los aparatos adecuados , donde la temperatura aumenta a 20 °C y la humedad relativa a un 40%. ¿ Cuál será el volumen ocupado por dicha masa de aire, si la presión en el edificio es de 765 mm? Las presiones del vapor de agua a 11 °C y 20 °C son respectivamente , 9,8 mm y 17,5 mm. 10.- 10 litros de aire saturado de humedad, a 50°C y presión de 1 atm, se comprime a temperatura constante a 5 atm . Calcular el volumen final que se obtiene. 11.- Se tienen 1000𝑝𝑖𝑒 3 de helio a 15°C y 763 torr. Calcúlese el volumen a – 6°C y 420 torr. 12.- 4,60 litros de aire a 40 °C y presión de 716,2 mm saturado a un 70 % de vapor de agua , se comprime a 786 mm a la temperatura de 30 °C . Calcular el volumen final obtenido. Las presiones del vapor de agua a 40°C y 30 °C son respectivamente 55, 3mm y 31,8mm.
  • 34. Practica 2 13.- Aire saturado en un 60% alcohol etílico. A 40 º C y 760mm, se comprimen dentro den tanque 100 l de capacidad de 10 atm y 30º C . Calcular el volumen del aire en las condiciones iniciales. Las presiones de vapor de alcohol etílico a 30º C y 40º C son, respectivamente, 78,8 y 135,3 mm . Suponer nulo el volumen del alcohol etílico concentrado.
  • 35. Solución práctica 2 1.- Datos: P₁ V₁ = V₂ P₂ V₂ = V₁ 𝑃₁ 𝑃₂ = 25 l 15 𝑎𝑡𝑚 85 𝑎𝑡𝑚 = 4,41 litros 2.- Datos : N₂ = 760 mm x 21 % 100 % = 159,6 mm O₂ = 760mm x 78,06 % 100 % =593,2 mm Ag = 760 mm x 0,94 % 100 % = 7,14 mm V₁ 25 litros P₁ 15 atm P₂ 85 atm 21% N₂ 78,06 % O₂ O,94% Ag
  • 36. Solución práctica 2 3.- Datos: P₁ V₁ = V₂ P₂ V₂ = V₁ 𝑃₁ 𝑃₂ = 40 𝑝𝑖𝑒3 758 𝑡𝑜𝑟𝑟 635 𝑡𝑜𝑟𝑟 = 47,74 𝑝𝑖𝑒3 4.- Datos : 𝑃₁ 𝑉₁ 𝑇₁ = 𝑉₂ 𝑃₂ 𝑇₂ P₂ = 30 𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2 x 313°𝐾 293 °𝐾 = 32,04 𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2 32,04 𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2 x 0,4536 𝐾𝑔 1 𝑙𝑏 x (1 𝑝𝑢𝑙𝑔)2 (2,54)2 = 2,25 𝐾𝑔 𝑐𝑚2 T₁ = 20 °C + 273 ° = 293 °K T₂ = 104 °F - 32 °F = 72 °F x 5°𝐶 9°𝐹 = 40 °C + 273 ° = 313 °K V₁ 40,0 𝑝𝑖𝑒3 P₁ 758 𝑡𝑜𝑟𝑟 P₂ 635 𝑡𝑜𝑟𝑟 P₁ 30 𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2 T₁ 20 °C P₂ ? T₂ 104 °F
  • 37. Solución práctica 2 5.- Datos: P₁ V₁ = V₂ P₂ P₂ = P₁ 𝑣₁ 𝑉₂ = 1atm 10 𝑙 2 𝑙 = 5 atm 6.- Datos Presión de vapor de agua a 40ºC 700 mm – 55,3 mm = 644,7 mm 𝑃₁ 𝑉₁ 𝑇₁ = 𝑉₂ 𝑃₂ 𝑇₂ V₂ = 285 𝑐𝑚 3 x 778 𝑚𝑚 644,7 𝑚𝑚 x 313º𝐾 264 °𝐾 = 409, 2𝑐𝑚3 V₁ 10 l H₂ P₁ 1 atm V₂ 2 l P₂ ? V₁ 283 𝑐𝑚3 T₁ -10 ºC P₁ 778 mm V₂ ? T₂ 40 ºC P₂ 700 mm
  • 38. Solución práctica 2 7.- Datos: P₁ V₁ = V₂ P₂ V₂ = V₁ 𝑃₁ 𝑃₂ = 38 𝑐𝑚3 318º𝐾 293º𝐾 = 41,2 𝑐𝑚3 8.- Datos : 𝑃₁ 𝑉₁ 𝑇₁ = 𝑉₂ 𝑃₂ 𝑇₂ P₂ = 50 l x 750 𝑚𝑚 726,2 𝑚𝑚 = 516, 38 l Temperatura es constante de 25ºC entonces tenemos: 750 mm – 23,8 mm = 726,2 mm V₁ 38,0 𝑐𝑚3 T₁ 20ºC T₂ 45ºC V₁ 500 l T₁ 25 °C P₂ 750mm P₂ mm50
  • 39. Solución práctica 2 9.- Datos: P₁ = 9,8 x 0,20 = 1,96 mm = 780mm – 1,96 mm = 778,04 mm P₂ = 17,5 x 0,50 = 7 mm = 765 mm – 7 mm = 758 mm V₂ = 1000 l x 778 𝑚𝑚 758 𝑚𝑚 x 293 °𝐾 284 °𝐾 = 1058,9 l V₁ 1000 l T₁ 11 °C P₁ 780 mm T₂ 20°C P₂ 765 mm V₂ ?
  • 40. Solución práctica 2 10.- Datos: P₁ V₁ = V₂ P₂ V₂ = V₁ 𝑃₁ 𝑃₂ = 10 l 1 𝑎𝑡𝑚𝑙 5 𝑎𝑡𝑚 = 2 l 11.- Datos Presión de vapor de agua a 40ºC 700 mm – 55,3 mm = 644,7 mm 𝑃₁ 𝑉₁ 𝑇₁ = 𝑉₂ 𝑃₂ 𝑇₂ V₂ = 1000 𝑝𝑖𝑒 3 x 763 𝑡𝑜𝑟𝑟 420 𝑡𝑜𝑟𝑟 x 267º𝐾 288°𝐾 = 1684,28𝑝𝑖𝑒3 V₁ 10 l T₁ 50 ºC P₁ 1 atm P₂ 5 atm V₁ 1000 𝑝𝑖𝑒3 T₁ 15 ºC P₁ 763 torr V₂ ? T₂ - 6 ºC P₂ 420 torr
  • 41. 12.- Datos : P₁ = 55,3mm x 0,70mm = 38,71 mm 716 mm – 38,71 mm = 677,49 P₂ = 786 mm – 31,8 mm = 754,2 mm V₂ = 4,60 l x 677,49 𝑚𝑚 754,2 𝑚𝑚 x 303°𝐾 313 °𝑘 =4,0 l 13.- Datos: P₁ = 135,3 mm x 0,60 = 81,18 mm 760mm – 81,18 mm= 678.82 mm P₂ = 7600 mm – 78,8 mm = 7521,2 mm V₁ = 100 l x 7521,2 𝑚𝑚 678,82 𝑚𝑚 x 313°𝐾 303°𝐾 = 1144,5 l V₁ 4,60 l T₁ 40 ºC P₁ 716,2 mm V₂ ? T₂ 30 ºC P₂ 786 mm V₁ ? T₁ 40 ºC P₁ 760 mm V₂ 100 l T₂ 30 ºC P₂ 10 atm
  • 42. Ejercicios de gases 1. Una masa de gas de 50ºC y 785 torr ocupa 350 mlt ¿ que volumen ocupara el gas a T.P.E. 2. Si una masa de gas ocupa 1 l a T.P.E. ¿ que volumen ocupara a 300ºC y 25 atm ? 3. Si un gas ocupa 15,7 𝑝𝑖𝑒3 a 60ºF y 14,7 𝑙𝑏𝑓 𝑝𝑢𝑙𝑔2 ¿ que volumen ocupara a 100ºF y 25 𝑙𝑏𝑓 𝑝𝑢𝑙𝑔2? 4. Se recogen exactamente 500 𝑐𝑚3 de nitrógeno sobre agua a 25 ºC y 755 torr. El gas está saturado con vapor de agua. Calcular el volumen del nitrógeno en condiciones secas a T.P.E. La presión de vapor de agua a 25ºC .¿ que volumen ocupara ¿que volumen ocupara es 23,8 torr. 5. Un gas seco ocupa 127 𝑐𝑚 3 a T.P.E. Si se recogiese la misma masa de gas sobre agua a 23ºC y una presión total del gas de 745 torr, ¿ que volumen ocuparía? La presión de vapor de agua a 23ºC es 21 torr. 6. Una masa de gas ocupa 0,825 l a – 30 ºC y 556 Pa .¿ Cuál es la presión si el volumen se modifica hasta 1 l y la temperatura hasta 20 ºC? 7. Calcúlese la temperatura en Celsius final que se requiere para transformar 10 l de helio a 100ºK y 0,1 atm a 20 l a 0,2 atm. 8. Un mol de un gas ocupa 22,4 l a T.P.E . a) ¿ Qué presión se requerirá para comprimir un mol de oxigeno dentro de un recipiente de 5 l mantenido a 100ºC ? b) ¿ Cuál será la temperatura Celsius máxima permitida si la cantidad de oxigeno se mantuviese en 5 l a una presión no superior de 3 atm? c) ¿ Qué capacidad se requerirá para mantener esta misma cantidad si las condiciones se fijasen a 100ºC y 3 atm ?
  • 43. Ejercicios de gases 9. Si la densidad de cierto gas a 30 ºC y 768 torr es de 1000253 𝐾𝑔 𝑚3 , encuéntrese su densidad a T.P.E. 10. Se recoge un volumen 95 𝑐𝑚3 de oxido nitroso a 27 ºC sobre mercurio en un tubo graduado; el nivel del mercurio dentro del tubo esta a 60mm arriba del nivel externo del mercurio, cuando el barómetro marca 750 torr. Calcular el volumen de la misma masa de gas a T.P.E. 11. La presión de vapor de agua a25 es 23,8 torr. Expresarla en : a) atmósferas b) kilopascals. 12. Se ha encontrado que el alcanfor sufre una modificación cristalina a una temperatura de 148 ºC y una presión de 3,09 x 109 𝑁 𝑚2 . ¿ Cuál es la presión de transición n atmósferas? 13. Un abrasivo, el borazón, se prepara calentando nitruro de boro ordinario a 3000ºF a un millón de libras por pulgada cuadrada. Exprésese las condiciones experimentales en ºC y atm.
  • 44. Solución 1.- Datos: T.P.E. V₂ = 350 mlt 785 𝑡𝑜𝑟𝑟 760 𝑡𝑜𝑟𝑟 273 °𝑘 323°𝑘 = 305,5 mlt 2.- Datos: V₂ = 1 l 760 𝑚𝑚 190000 𝑚𝑚 573 273 = o,084 l V₁ 350 mlt T₁ 50 ºC P₁ 785 torr V₂ ? V₁ 1 l T₁ 273 ºK P₁ 760 mm V₂ ? T₂ 300 ºC P₂ 25 atm
  • 45. Ejercicios de gases 3.- Datos: 60 ºF – 32 ºF = 28 ºF 5 9 º𝐶 º𝐹 = 15,5ºC + 273 º = 288,5ºK 100ºF – 32ºF = 68ºF 5 9 º𝐶 º𝐹 = 37,7ºC +273º = 310,7 ºK V₂ = 15,7 𝑝𝑖𝑒3 x 14,7 𝑙𝑏𝑓/ 𝑝𝑢𝑙𝑔2 25 𝑙𝑏𝑓/𝑝𝑢𝑙𝑔2 310,7º𝐾 288,5º𝐾 = 9,94𝑝𝑖𝑒3 4.- Datos : P₁ = 755 torr – 23,8 torr = 731, 2 torr V₂ = 500 𝑐𝑚3 x 731,2 𝑡𝑜𝑟𝑟 760 𝑡𝑜𝑟𝑟 x 273º𝐾 298º𝐾 = 440 𝑐𝑚3 V₁ 15,5 𝑝𝑖𝑒3 T₁ 60 ºF P₁ 14,7 𝑙𝑏𝑓 𝑝𝑢𝑙𝑔2 V₂ ? T₂ 100ºF P₂ 25 𝑙𝑏𝑓 𝑝𝑢𝑙𝑔2 V₁ 500𝑐𝑚3 T₁ 25 ºC P₁ 755 torr V₂ ?
  • 46. Ejercicios de gases 5.- Datos: T.P.E. ( 273 ºK y 760mm) 755 mm – 21 mm = 724 mm V₂ = 127 𝑐𝑚3 760𝑚𝑚 724 𝑚𝑚 296º𝑘 273º𝐾 = 144.5 𝑐𝑚3 6.- Datos: P₂ = 556 Pa 0,825 𝑙 1 𝑙 293º𝐾 243º𝐾 = 553 Pa V₁ 127 𝑐𝑚3 T₂ 23 P₂ 745 torr V₂ ? V₁ 0,825 l T₁ - 30ºC P₁ 556 Pa V₂ 1 l T₂ 20 ºC P₂ ?
  • 47. 7.-Datos: T₂ = 100 ºK x 0,2 𝑎𝑡𝑚 𝑜,1 𝑎𝑡𝑚 x 20 𝑙 10 𝑙 = 400 ºK - 273ºK = 127ºC 8.- Datos : T.P.E. a) P₂ = 1 atm 373º𝐾 27º𝐾3 22,4 𝑙 5 𝑙 = 6,12 atm b) T₂ = 273ºK 3 𝑎𝑡𝑚 1 𝑎𝑡𝑚 5 𝑙 22,4 𝑙 = 182,8ºK – 273 = -90 ºC c) V₂ = 22,4 l 1 𝑎𝑡𝑚 3 𝑎𝑡𝑚 373º𝐾 273º𝐾 = 10,2 l V₁ 10 l T₁ 100 ºK P₁ O,1 atm V₂ 20 l P₂ O,2 atm V₁ 22,4 l T₁ 100 ºC P ? V₂ 5 l
  • 48. 9.- Datos: d₂ = 1,253 𝐾𝑔 𝑚3 303º𝐾 273º𝐾 769 𝑡𝑜𝑟𝑟 768 𝑡𝑜𝑟𝑟 =1,376 𝐾𝑔 𝑚3 10.- Datos: Hg 60mm entonces la presión será : 750 torr – 60 torr = 690mm V₂ = 95 𝑐𝑚3 690 𝑡𝑜𝑟𝑟 760 𝑡𝑜𝑟𝑟 273 °𝐾 300°𝐾 = 78,40 𝑐𝑚3 T₁ 30 ºC P₁ 768 torr d₁ 1,253 𝑘𝑔 𝑚3 d₂ ? V₁ 95 𝑐𝑚3 T₁ 27 ºC P₁ 750 torr V₂ ? T₂ 273 P₂ 760 Torr
  • 49. 11.- Datos: a) 33,8 torr 1 𝑎𝑡𝑚 760 𝑡𝑜𝑟𝑟 = o,o313 atm b) 0,0313 atm 101,3 𝐾𝑃𝑎 1 𝑎𝑡𝑚 = 3,17 KPa T₁ = 25 ºC P₁ = 23,8 torr 12.- T₁ = 148 ºC P₁ = 3,09 x 109 𝑁 𝑚2 2,09 x 109 𝑁 𝑚2 9,869 𝑥10−6 𝑎𝑡𝑚 𝑁 𝑚2 = 30,49 atm 13.- 3000 °F -32 °F = 2968°F 5°𝐶 9°𝐹 = 1648,8°C 1000000 𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2 0,068 𝑎𝑡𝑚 𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2 = 68 atm
  • 50. 3. Peso moleculares de los gases Peso molecular y densidad relativa de los gases 1.- La densidad relativa del nitrógeno respecto al hidrogeno es 13,90. ¿ Cuál es el peso molecular del nitrógeno? Hemos indicado que: 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑔𝑎𝑠 𝐴 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑜𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑔𝑎𝑠 𝐵 = 𝐷 𝐴(𝐵) = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑔𝑎𝑠 𝐴 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑔𝑎𝑠 𝐵 Representándose por 𝐷𝐴(𝐵) la densidad relativa del gas A respecto al gas B, de esta ecuación se deduce: Peso molecular del gas A = Peso molecular del gas b x 𝐷 𝐴 𝐵 Por consiguiente, en este caso tenemos: Peso mol nitrógeno = Peso mol de hidrogeno x 𝐷𝑁𝑖𝑡𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜 (ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜) = 2, 016 x 13,90 = 28,02 Si la densidad relativa del gas se determina o se conoce con relación al aire, es necesario entonces conocer la del aire con relación al hidrogeno o al oxígeno
  • 51. 3. Peso moleculares de los gases 2.- Un volumen de cloro tiene una masa 2,216 veces mayor que un volumen igual de oxígeno, medido en igualdad de condiciones. Calcular el peso molecular del cloro. Lo mismo como el ejemplo anterior se tiene: Peso molecular del cloro = Peso molecular del oxigeno 𝐷𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜( 0𝑥í𝑔𝑒𝑛𝑜) = 32 x 2,216 = 70,91 Si la densidad relativa del gas se determina o se conoce con relación al aire, es necesario entonces conocer la del aire con relación al hidrogeno o al oxígeno. 3.- El dióxido de carbono ( Anhidrido carbónico ) es 1,520 veces mas pesado que el aire. La densidad del aire respecto al hidrogeno es 14, 367. ¿ Cuál es el peso molecular del dióxido de carbono (C 𝑂2) ? A partir de la expresión: Peso molecular gas A = Pes molecular gas B x 𝐷𝐴(𝐵) Y de la relación evidente , 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙. 𝑔𝑎𝑠 𝐴 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑜𝑙. 𝑔𝑎𝑠 𝐵 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙.𝑔𝑎𝑠𝐴 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑜𝑙.𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙.𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑜𝑙.𝑔𝑎𝑠 𝐵
  • 52. o sea, 𝐷𝐴(𝐵) = 𝐷𝐴( 𝑎𝑖𝑟𝑒) 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(𝐵) se deduce; Peso molecular gas A= Peso molecular gas B x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒 (𝐵) x 𝐷𝐴(𝐴𝑖𝑟𝑒) Aplicando al ejemplo tenemos: = Peso mol. Hidrogeno x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑜) x 𝐷𝐶𝑂2 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 2,016 x 14,367 x 𝐷𝐶𝑂2 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 28,02 x 1,520 = 44,o2 Puede observarse que el valor 28,96 corresponde al peos molecular del aire y se conoce, por lo tanto, como peso molecular aparente del aire. 4.- La densidad relativa del amoniaco respecto ala airea es 0,588 y la del aire respecto al oxigeno es 0,9051. Calcular el peso molecular del amoniaco (N𝐻3). Peso molecular del amoniaco = Peso molecular del oxigeno x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜) x 𝐷𝑁𝐻3(𝑎𝑖𝑟𝑒) = 32 x 0,9051 x 𝐷𝑁𝐻3 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 28,96 x 0,588 = 17,03 En ambos ejemplos vemos que el peso molecular del gas 28,96, peso molecular aparente o medio del aire, multiplicado por la densidad del gas respecto al aire.
  • 53. o sea, 𝐷𝐴(𝐵) = 𝐷𝐴( 𝑎𝑖𝑟𝑒) 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(𝐵) se deduce; Peso molecular gas A= Peso molecular gas B x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒 (𝐵) x 𝐷𝐴(𝐴𝑖𝑟𝑒) Aplicando al ejemplo tenemos: = Peso mol. Hidrogeno x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑜) x 𝐷𝐶𝑂2 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 2,016 x 14,367 x 𝐷𝐶𝑂2 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 28,02 x 1,520 = 44,o2 Puede observarse que el valor 28,96 corresponde al peos molecular del aire y se conoce, por lo tanto, como peso molecular aparente del aire. 4.- La densidad relativa del amoniaco respecto ala airea es 0,588 y la del aire respecto al oxigeno es 0,9051. Calcular el peso molecular del amoniaco (N𝐻3). Peso molecular del amoniaco = Peso molecular del oxigeno x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜) x 𝐷𝑁𝐻3(𝑎𝑖𝑟𝑒) = 32 x 0,9051 x 𝐷𝑁𝐻3 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 28,96 x 0,588 = 17,03 En ambos ejemplos vemos que el peso molecular del gas 28,96, peso molecular aparente o medio del aire, multiplicado por la densidad del gas respecto al aire.
  • 54. o sea, 𝐷𝐴(𝐵) = 𝐷𝐴( 𝑎𝑖𝑟𝑒) 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(𝐵) se deduce; Peso molecular gas A= Peso molecular gas B x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒 (𝐵) x 𝐷𝐴(𝐴𝑖𝑟𝑒) Aplicando al ejemplo tenemos: = Peso mol. Hidrogeno x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑜) x 𝐷𝐶𝑂2 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 2,016 x 14,367 x 𝐷𝐶𝑂2 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 28,02 x 1,520 = 44,o2 Puede observarse que el valor 28,96 corresponde al peos molecular del aire y se conoce, por lo tanto, como peso molecular aparente del aire. 4.- La densidad relativa del amoniaco respecto ala airea es 0,588 y la del aire respecto al oxigeno es 0,9051. Calcular el peso molecular del amoniaco (N𝐻3). Peso molecular del amoniaco = Peso molecular del oxigeno x 𝐷𝐴𝑖𝑟𝑒(𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜) x 𝐷𝑁𝐻3(𝑎𝑖𝑟𝑒) = 32 x 0,9051 x 𝐷𝑁𝐻3 (𝑎𝑖𝑟𝑒) = 28,96 x 0,588 = 17,03 En ambos ejemplos vemos que el peso molecular del gas 28,96, peso molecular aparente o medio del aire, multiplicado por la densidad del gas respecto al aire.
  • 55. Peso molecular y densidad absoluta de los gases 5.- ¿Cual es el peso molecular de una sustancia gaseosa si 455 𝑐𝑚3 de la misma en condiciones normales pesan 2,48 gr? En primer lugar hay que determinar la densidad del gas, la cual es : d = 𝑚 𝑉 d = 2,48 𝑔𝑟 0,455 𝑙 = 5,45 𝑔𝑟 𝑙 Puesto que un mol del gas ocupa 22,4 litros en condiciones normales, o sea, 22,4 litros por mol, el peso molecular gramo será igual a la densidad multiplicada por el núme ro de litros por mol, esto es: Peso molecular gramo = 5,45 𝑔𝑟 𝑙 x 22,4 𝑙 𝑚𝑜𝑙 = 122 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙 Por consiguiente el Peso Molecular del gas es 122 6.- A 75 °C y presión de 640 mm, 0,980 gr de una sustancia ocupan en estado gaseoso 530,8 𝑐𝑚3 . ¿Cuál es el peso molecular de dicha sustancia ? En primer lugar calculamos el volumen en condiciones normales los 0,908 gr de la sustancia, suponiendo que existiese en forma gaseosa . Aplicado las leyes de los gases tenemos: Volumen en C.N.: 𝑉0 =530,8 x 640 𝑚𝑚 760𝑚𝑚 x 273 °𝐾 348°𝐾 = 350,7 𝑐𝑚3
  • 56. El segundo paso es hallar la densidad de la sustancia gaseosa en condiciones normales : d = 0,908 𝑔𝑟 0,3507 𝑙 = 2,59 𝑔𝑟 𝑙 Finalmente se calcula el peso molecular del gas : Peso Molecular gramo = 2,59 𝑔𝑟 𝑙 x 22,4 𝑙 𝑚𝑜𝑙 = 58,0 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙 PESOS ATOMICOS . PESOS EQUIVALENTES . VALENCIA 1.- Un elemento forma dos compuestos gaseosos que contienen 63,7% y 46,7% de dicho elemento. En condiciones normales , i gr de cada uno de estos compuestos ocupa 509 y 746 𝑐𝑚3 , respectivamente . Calcular el peso atómico aproximado de dicho elemento. Hallaremos los peos moleculares de ambos compuestos , puesto que en cada caso el volumen gaseoso corresponde a 1 gr de sustancia en C.N. calculamos las densidades y multiplicamos 22,4 l, así nos dará el Peso molecular 𝑑1= 1 𝑔𝑟 𝑜,509 𝑙 = 1,965 𝑔𝑟 𝑙 𝑀1 = 1,965 𝑔𝑟 𝑙 x 22,4 𝑙 𝑚𝑜𝑙 = 44,0 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙 𝑑2= 1 𝑔𝑟 0,746𝑙 = 1,341 𝑔𝑟 𝑙 𝑀2 = 1,341 𝑔𝑟 𝑙 x 22,4 𝑙 𝑚𝑜𝑙 = 30,0 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙
  • 57. Procediendo: Pesto que estos dos valores son uno múltiplo del otro, el peso atómico del elemento es, 14,o. 2.- Cuatro compuestos de Cloro contienen 52,52% ,77,44%. 89,10% y 92,20% de cloro. Un recipiente de 147 𝑐𝑚3 de capacidad se llena con vapor de cada compuesto a 100°C y presión de 742 mm. El peso de vapor contenido es, respectivamente, 0,634 gr, 0,645 gr, 0,560 gr y 0,722 gr. Calcular el peso atómico aproximado del cloro. Calcularemos en primer lugar el peso molecular de cada compuesto: PV = 𝒂 𝑴 RT entonces despejamos : M = a 𝑹𝑻 𝑷𝑽 𝑴𝟏 = o,634 gr 𝟎,𝟎𝟖𝟐 𝒂𝒕𝒎 𝒍 °𝑲 𝒎𝒐𝒍 𝒙 𝟑𝟕𝟑 °𝑲 𝟕𝟒𝟐𝒎𝒎 𝟕𝟔𝟎 𝒎𝒎 𝒂𝒕𝒎 𝒙 𝟎,𝟏𝟒𝟕 = 135,1 𝒈𝒓 𝒎𝒐𝒍 PESO MOLECULAR % ELEMENTO CANTIDAD DE ELEMETO EN EL PM 44,O 63,7 44,0 X O,637 = 28,O 30,O 46,7 30,0 X 0,467 = 14,O
  • 58. 𝑀2 = o,645 gr 0,082 𝑎𝑡𝑚 𝑙 °𝐾 𝑚𝑜𝑙 373°𝐾 742𝑚𝑚 760 𝑚𝑚 𝑎𝑡𝑚 𝑥 0,147 𝑙 = 137,5 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙 𝑀3 = 0,560 0,082 𝑥 373 742 760 𝑥 0,147 = 119,4 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙 𝑀4 = O,722 0,082 742 760 𝑥 𝑜,147 = 153,9 𝑔𝑟 𝑚𝑜𝑙 Tabulando los resultados: LAS CANTIDADES DE CLORO ENCONTRADAS SON MULTIPLOS APROXIMADOS DE 35, POR CONSIGUIENTE ESTE ES SU PESO ATOMICO DEL CLORO. PESO MOLECULAR % CLORO CANTIDAD DE CLORO EN EL PM DE CADA COMPUESTO 135,1 52,52 135,1 x 0,5252 = 70,98 137,5 77,44 137,5 x 0,7744 = 106,4 119,4 89,10 119,4 x 0,8910 = 106,2 153,9 92,20 153,9 x 0,9220 = 141,9
  • 59. FORMULAS MOLECULARES Y COMPOSICION CENTECIMAL 1.- Un compuesto contiene 74,87 % de Carbono y 25,13 de Hidrogeno . La sustancia de un cuerpo gaseoso cuyo peso molecular aproximado es 16. Hallar la formula del compuesto. Se divide estos tanto por ciento en gramos por los pesos atómicos - gramos de los respectivos elementos , con lo que ese obtiene el numero de átomos - gramo de carbono e hidrogeno existentes en 100 gr de sustancia entonces tenemos: 74,87 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝐶 12,𝑜1 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝐶 / 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜 𝐶 = 6,234 átomos gramo C 25,13 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝐻 1,008 𝑔𝑟 𝐻 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜 𝐻 = 24,93 átomos gramo H En 100 gr del compuesto hay 6,234 átomos – gramo de C y 24,93 átomos – gramo de H, entonces esta es la relación de estos elementos: 6,234 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐶 6,234 = 1 átomo de C 24,93 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐻 6,234 = 4 átomos de H En esta molécula de este compuesto habrá 4 átomos de Hidrogeno por cada atomo de carbono y su formula podrá ser : 𝐶𝐻4, 𝐶2𝐻8 , 𝐶3 𝐻12, 𝐶4𝐻16, etc.
  • 60. 2.- Un oxido de Hierro contiene 69,94% de hierro y 30,06 % de oxigeno . Hallar la formula de este compuesto. El numero de átomos gramo de hierro y oxigeno que entran en la formación de 100 gr del oxido es: 69,94 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝐹𝑒 55,85 𝑔𝑟 𝐹𝑒 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑔𝑟 𝐹𝑒 = 1,252 átomos gr Fe 30,06 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑂 16 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑂 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜 𝑂 = 1,879 átomos gr de O El hierro y el oxigeno entran en este oxido en relación atomiza de 1,250 a 1,879 . Dividiendo estos dos valores por el menor, esta relación viene expresada por : 1,252 1,252 = 1 átomo de Fe 1,879 1,252 = 1,5 átomos de O La relación encontrada de 1 átomo de Fe a 1,5 átomos de O puede expresarse con números enteros por la relación 2 a 3 o sea 𝐹𝑒2 𝑂3
  • 61. 3.- La formula del agua es 𝐻2O. halar la composición centesimal del agua. Como en una molécula de agua hay dos tomos de hidrogeno y 1 de oxigeno en 1 mol de agua cuyo peso es 18,o16 gr , existirán 2 x 1,008 = 2,o16 gr de H y 16.ooo gr de O . Por consiguiente l proporción de estos elementos son: 2𝐻 𝐻2𝑂 = 2 𝑥 1,008 𝑔𝑟 𝐻 18,𝑜𝑎6 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 = 0,1119 𝑔𝑟 𝐻 𝑔𝑟 𝐻2𝑂 = ( 11,19 gr H/ gr 𝐻2O) 𝑂 𝐻2𝑂 = 16,000 𝑔𝑟 𝑂 18,016 𝑔𝑟𝐻2𝑂 = 0, 8881 𝑔𝑟 𝑂 𝑔𝑟 𝐻2𝑂 = ( 88,11 gr O/ gr𝐻2O) Por consiguiente el agua esta constituida por 11,19% de H y 88,11% de O.
  • 62. 4.- ECUACIONES QUIMICAS METODO DE IGUALACION 1.- Igualar la ecuación indicada; Zn S + 𝑂2 → Zn O + S𝑂2 2 Zn S + 3 𝑂2 → 2Zn O +2S𝑂2 2.- el acido clorhídrico al reaccionar con el dióxido de manganeso forma cloruro manganoso . Cloro y agua . Escribir la ecuación correspondiente a esta reaccion: La ecuación indicada es : 4+ 2 - 1+ 1- 2+ 1- 0 1+ 2- Mn𝑂2 + HCl → Mn𝐶𝑙2 + 𝐶𝑙2 + 𝐻2O Mn𝑂2 + 4 HCl → Mn 𝐶𝑙2 + 𝐶𝑙2 + 2 𝐻2 O
  • 63. 3.- Igualar la ecuación indicada : Cu + HN𝑂3 → Cu(N𝑂3)2 + NO + 𝐻2O 3 Cu + 8 HN𝑂3 → 3 Cu (N𝑂3)2 + 2 NO + 4 𝐻2O 4.- Igualar a ecuación indicada: 𝐾2𝐶𝑟2𝑂7 + 𝐻2 S + 𝐻2S𝑂4 → 𝐾2 S𝑂4 + Cr (S𝑂4)2 + S + 𝐻2O 𝐾2𝐶𝑟2𝑂7 + 3 𝐻2S + 4 𝐻2 S𝑂4 → 𝐾2 S𝑂4 + Cr(S𝑂4)2 + 3 S + 7 𝐻2O
  • 64. DISOLUCIONES: DENSIDAD Y CONCENTRACION DE LAS DISOLUCIONES EN LOS PROCESOS QUIMICOS MOLARIDAD: Moles de soluto en volumen de disolución: Moles de soluto en un litro de disolución. NORMALIDAD: Equivalentes gramo de soluto en volumen de disolución,; Equivalentes gramo de soluto en un litro de disolución. MOLALIDAD: Moles de soluto en peso de disolvente: Moles de soluto en 1000 gr de disolvente. FRACCION MOLAR: Moles de cada componente en 1 mol de disolución. 1.- Se disuelven 7gr de cloruro sódico en 43gr de agua . Calcular la concentración de la disolución en tanto por ciento en peso. Los 7gr de cloruro sódico disueltos en 43 gr de agua dan lugar a 50 gr de disolucion , por lo que:
  • 65. 7 𝑔𝑟 𝑁𝑎𝐶𝑙 50 𝑔𝑟 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 = 0,14 gr NaCl / gr disolución = 14 gr NaCl/ 100 gr disolución Esto es, 14 % de NaCl 2.- En 35 gr de agua se disuelven 5gr acido clorhídrico. La densidad de la disolución a 20º C es 1,060 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 , Hallar la concentración de la disolución . a) en tano por ciento en peso b) en gramos litro c) la molaridad d)la normalidad. a) La concentración de la disolución en gramos de acido clorhídrico por 100 gr de disolución se obtendrá: 5 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 5 𝑔𝑟 𝐻𝐶+35 𝑔𝑟 𝐻2𝑂 = 0,125 gr HCl/ gr disol. = 12,50 gr HCl/100 gr disol. Esto es, 12,50% b) Los gramos de acido clorhídrico por litro de disolución se calculan hallando el peso de 1 litro de disolución igual a: 1000𝑐𝑚3 x 1,060 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 = 1060 gr y puesto que el 12,50% es HCl la cantidad de este que gabria en un litro
  • 66. de disolución seria: 1060 gr x 12,50 𝑔𝑟 𝐻𝐶𝑙 100 𝑔𝑟 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙 = 132,5 gr HCl c) La molaridad de la disolución es el numero de moles por litro será igual al numero de gramos por litro dividido por el peso molecular o sea: 132,5 𝑔𝑟 𝐻𝐶𝑙/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙 36,47 𝑔𝑟 𝐻𝐶𝑙/𝑚𝑜𝑙𝐻𝐶𝑙 = 3,633 moles HCl/litro de disolución d) La normalidad de la disolución es el numero de equivalentes gramo por litro, puesto que un mol de HCl es igual a un equivalente gramo , la normalidad es igual a la molaridad, esto es : 3,633 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝐶𝑙 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 x 1 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 𝑔𝑟 𝐻𝐶𝐿 !𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 = 3,633 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜 𝐻𝐶𝑙 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙. 3.- Un acido nítrico concentrado de densidad 1,405 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 contiene 68,1 % en peso de HN𝑂3. Calcular la molaridad , la normalidad y la molalidad de este acido. La molaridad y normalidad del acido nítrico se calculan de manera análoga al ejemplo anterior. MOLARIDAD: peso de 1 litro de disolución : 1000𝑐𝑚3 1,405 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 = 1405 gr Peso HN𝑂3 por litro de disol : 1405 gr disol 68,1 𝑔𝑟 𝐻𝑁𝑂3 100 𝑔𝑟 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙 = 956,5 gr HN𝑂3
  • 67. Molaridad= 956,5 𝑔𝑟 𝐻𝑁𝑂3/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙 63,02 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝐻𝑁𝑂3 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝑁𝑂3 = 15,18 moles HN𝑂3 /litro de disolución Normalidad = como un mol de HN𝑂3 es igual a un equivalente gramo de HN𝑂3 , la normalidad es igual a la molaridad. 15,18 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻𝑁𝑂3 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙 x 1 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 𝑔𝑟 𝐻𝑁𝑂3 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑁𝑂3 = 15,18 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 𝑔𝑟 𝐻𝑁𝑂3 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙 Molalidad : los 14,18 HNO3 por litro de disol están disueltos en 1405 gr disol – 956 gr HNO3 = 448,5 gr de H2O por lo que el número de moles de HNO3 disueltos por 1000gr de agua es: 𝟏𝟓,𝟏𝟖 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑯𝑵𝑶𝟑 𝟒𝟒𝟖 𝒈𝒓 𝑯𝟐𝑶 = 0,03385 moles HNO3/gr de H2O = 33,85 moles HNO3/ 1000 gr de H2O