10 2-10-3 quimica- diana carolina burbano ruano guia no.4

INSTITUCIÓN EDUCATIVA “INSTITUTO TERESIANO” – TUQUERRES NARIÑO
Resolución Nº 0424 de junio 24 de 2000. REG. DANE Nº 352838000022 REG. S.E.N. 458013127 N.I.T. 814002829-0
PREESCOLAR, BÁSICA PRIMARIA, BÁSICA SECUNDARIA Y MEDIA. Cra. 15 Nº 14-13. Tel. 7280167 – 7280888. Fax 7280300
DOCENTE: Diana Carolina Burbano Ruano PERÍODO: DOS
ASIGNATURA QUIMICA GRADO 10-2 10-3
ESTANDAR Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas
INDICADOR DE DESEMPEÑO: Identifico las leyes que rigen el comportamiento de los gases
TEMA: Pesos moleculares, temperatura y leyes de los gases
FECHA DE ENTREGA: 12 ABRIL FECHA LIMITE DE ENTREGA POR PARTE DE ESTUDIANTES: 30 ABRIL
RECURSOS:
Guía, Links de videos, Asesoría vía WhatsApp 3157407392 (en horario de clase 7am-3pm), lunes a viernes entrega de las mismas a
guiascarolinaburbano21@gmail.com
MASA MOLECULAR
Del mismo modo que la masa de un automóvil es la suma de las
masas de sus partes, la masa de una molécula es la suma de las
masas de los elementos que la forman (Fig. 1).
Así, la masa molar molecular es la masa de un mol de moléculas y
corresponde a la masa de un número de Avogadro de moléculas
expresada en gramos.
Fig. 1 Nueve automóviles poseen 36 neumáticos.
Para calcular la masa molar molecular de cualquier compuesto, es
necesario conocer qué elementos constituyen dicho compuesto,
cuántos son y la masa de cada uno de ellos. Esta información se
obtiene de la fórmula química del compuesto.
EJEMPLO
Para calcular la masa molecular del dióxido de carbono, es
necesario conocer la fórmula, CO2, la cual indica que en un mol de
este compuesto hay un mol de átomos de carbono y dos moles de
átomos de oxígeno.
Calcula con ayuda de la tabla periódica los pesos moleculares de
las siguientes sustancias , teniendo en cuenta la explicación dada
H2O, NaCl, H3PO4, CO2 y Al2(SO4)3
SECCION No.1
¿Qué es la temperatura?
La temperatura es una magnitud escalar que se define como la
cantidad de energía cinética de las partículas de una masa
gaseosa, líquida o sólida. Cuanto mayor es la velocidad de las
partículas, mayor es la temperatura y viceversa
Existen distintos tipos de escalas para medir la temperatura. Las
más comunes son:
La escala Celsius. También conocida como “escala centígrada”,
es la más utilizada junto con la escala Fahrenheit. En esta escala,
el punto de congelación del agua equivale a 0 °C (cero grados
centígrados) y su punto de ebullición a 100 °C.
La escala Fahrenheit. Es la medida utilizada en la mayoría de los
países de habla inglesa. En esta escala, el punto de congelación
del agua ocurre a los 32 °F (treinta y dos grados Fahrenheit) y su
punto de ebullición a los 212 °F.
La escala Kelvin. Es la medida que suele utilizarse en ciencia y
establece el “cero absoluto” como punto cero, lo que supone que
el objeto no desprende calor alguno y equivale a -273,15 °C
(grados centígrados).
FORMULAS DE CONVERSIÓN ENTRE ESCALAS DE
TEMPERATURA
EJEMPLOS DE CONVERSIÓN DE ESCALAS DE
TEMPERATURA
Hola! Soy La Zarigüeya,
hago parte de la Aldea. Te
invito a cuidarte, usa
tapabocas, lávate las
manos y mantén el
distanciamiento social
1. K =°C+273
2. °C= K-273
3. °C =5/9(°F-32)
4. °F= (9/5°C) +32

Ejemplo No.1 : Convertir 100°F a grados centígrados
escogemos la formula correcta :
°C =5/9(°F-32) reemplazos en °F=100
°C =5/9(100-32) entonces
°C= 5/9(68)
°C=37,8
Ejemplo 2. Convertir -90°C a Kelvin
K= °C + 273 reemplazamos
K= -90 + 273=183
Ejemplo 3. Convertir -80K a °C
°C=K-273 reemplazamos
°C= - 80-273 = -353
Ejemplo 4: Convertir 50 K a °F
PRIMERO : Pasamos °C NO HAY UNA ECUACIÓN DIRECTA DE
TRANSFORMACION
°C=K-273 Tenemos °C=K-273 °C=50 -273 °C= -223 AHORA
YA PODEMOS REEMPLAZAR
°F= (9/5°C) +32
°F= (9/5°(-223) ) +32 °F= - 401.4 +32= -369.4
AHORA PRACTIQUEMOS
 Usted se siente mal y le dicen que tiene una temperatura de
105ºF. ¿Qué temperatura tiene en ºC? ¿Debe preocuparse?
 El informe matutino del tiempo en Detroit cita una temperatura
de 53.6ºF. ¿Cuánto es esto en ºC?
 Cuando EE.UU. finalmente haga la conversión oficial a
unidades métricas, la escala de temperatura Celsius
reemplazará a la Fahrenheit para uso cotidiano. Calcule las
temperaturas Celsius que corresponden a (a) un día de otoño
en St. Louis (45ºF); (b) un día caluroso en Arizona (101ºF)
SECCION No.2
¿Qué son los gases?
Se denomina gas, al estado de agregación de la materia que no
tiene forma ni volumen propio. Su principal composición lo
constituye moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de
atracción, lo cuál provoca que no tengan volumen y forma definida,
haciendo que este se expanda para ocupar todo el volumen del
recipiente que la contiene.
CARACTERÍSTICAS DE LOS GASES
Entre las características más importantes de los gases se
encuentran las siguientes:
 El volumen de un gas cambia significativamente con la
presión.
 El volumen de un gas cambia mucho con la temperatura
 Los gases tienen relativamente baja viscosidad
 La mayoría de los gases tienen densidades relativamente
bajas en condiciones normales.
 Los gases son miscibles
PROPIEDADES DE LOS GASES
 Temperatura: es la medida de que tan frío o que tan caliente
esta una sustancia con respecto a otra. Las escalas de
temperatura más usadas son: Celsius, Kelvin, Fahrenheit.
Recomendaciones usar escala kelvin para el desarrollo de
ejercicios de gases
 Volumen: es el espacio que ocupa un sistema. Los gases
ocupan todo el volumen disponible del recipiente en el que se
encuentran..
 Presión: se define como la fuerza que actúa sobre una unidad
de área de la superficie y se puede expresar en cualquiera de
varias unidas convencionales (atm, Kpa, Bar, torr, mmHg).
LEYES DE LOS GASES El estado gaseoso es el único entre los
estados de la materia en la que la naturaleza química del gas no
afecta significativamente su comportamiento físico. Las variables
que describen el comportamiento físico de un gas son: presión,
volumen, temperatura y cantidad de gas..
LEY DE BOYLE: Establece que la presión de un gas en un
recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del
recipiente, cuando la temperatura es constante. Por tanto si la
presión aumenta, el volumen disminuye Si la presión disminuye, el
volumen aumenta. Entonces la expresión matemática de esta ley
es:
2
2
1
1 .
. V
P
V
P  (2)
Ejercicio resuelto:
Un volumen de 380 mL de aire se midió a la presión de 640 mmHg.
Calcúlese el volumen que ocupará a una presión de 760 mmHg, a
temperatura constante.
Solución
Datos:
V1= 380 mL
P1= 640 mmHg
P2= 760 mmHg
V2= ?
Estrategia para resolver el ejercicio: Como se tiene temperatura
constante la expresión a emplear es la Ley de Boyle (2), podemos
despejar de la ecuación (2) el V2.
Entonces
2
1
1
2
.
P
V
P
V  y sustituyendo los valores se tiene:
mL
mmHg
mL
mmHg
V 320
760
380
.
640
2 

LEY DE CHARLESLa ley de Charles establece que si la cantidad
de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el
volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor .Si la
temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. Si la
temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.
matemáticamente se puede expresar
2
2
1
1
T
V
T
V

Ejercicio resuelto:
Se colectó un volumen de 473mL de oxígeno a 27º C. ¿Que
volumen ocupará dicho oxígeno a 173º C, a presión constante?
Solución

Datos:
V1= 473mL
T1= 27º C + 273 =300 K
T2= 173º C + 273 = 446 K
V2= ?
Estrategia para resolver el ejercicio: como se tiene presión
constante, la expresión a utilizar es la ley de charles despejando
de esta ecuación V2 se tiene:
1
2
1
2
.
T
T
V
V  nótese que la temperatura debe ser transformada
a una escala absoluta Kelvin (K). De esta forma se obtiene:
mL
K
K
mL
V 19
,
703
300
446
.
473
2 

LEY COMBINADA (ley de Boyle- Charles) Esta ley
establece, que los volúmenes ocupados por una masa gaseosa,
son inversamente proporcionales a la presión y directamente
proporcionales a la temperatura. La ecuación matemática es:
2
2
2
1
1
1 .
.
T
V
P
T
V
P

Ejercicio resuelto:
Una muestra de freón-12 ocupa un volumen de 25,5 L a 298 K y
153, 3 Kpa.¿ Determinar su volumen a condiciones estándar?
Solución
Datos:
V1= 25,5 L
T1= 298 K
P1= 153,3 Kpa
T2= 273 k
P2= 1atm = 101,325 Kpa
V2= ?
Estrategia para resolver el ejercicio: por las condiciones que se
tienen inicialmente se emplea la ley combinada para encontrar el
V2. De esta forma se despeja V2 de la ecuación (5) obteniéndose:
2
1
2
1
1
2
.
.
.
P
T
T
V
P
V  nótese que debe transformarse la P2 a Kpa
para sustituir los valores en la ecuación. El resultado obtenido es:
L
Kpa
K
K
L
Kpa
V 34
,
35
325
,
101
.
298
273
.
5
,
25
.
3
,
153
2 

LEY DE AVOGADRO Esta ley, descubierta por Avogadro
establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando
se mantienen constantes la temperatura y la presión. Recuerde
que la cantidad de gas se mide en moles. Si aumentamos la
cantidad de gas, aumentará el volumen y Si disminuimos la
cantidad de gas, el volumen disminuye.
2
2
1
1
n
V
n
V

Ejercicio resuelto:
Los dirigibles se consideran medios de transporte para
mercancías. Un modelo a escala se llena hasta un volumen de 55
cm3. Cuando 1,10 moles de helio se adicionan al dirigible el
volumen es de 26,2 cm3. Cuantos gramos de helio deben
agregarse para que este se eleve. Considere que P y T son
constantes.
Solución
Datos:
V1= 26,2 cm3
n1= 1,10 mol
V2= 55 cm3
n2= ?
Estrategia para resolver el ejercicio: primero se necesita
encontrar n2 , dado que se tienen condiciones de P y T constantes
se emplea la ley de avogadro (7), para encontrar este valor. Para
encontrar la cantidad de helio adicionada se resta n1 y se convierte
a gramos.
1
2
.
1
2
V
V
n
n  sustituyendo los valores en esta ecuación se
obtiene:
mol
cm
cm
mol
n 31
,
2
2
,
26
55
.
10
,
1
3
3
2 

Determinación de la cantidad adicional de helio: nad=n2-n1
nad= (2,31-1,10)mol= 1,21 mol
He
g
He
mol
He
g
He
mol
gHe 84
,
4
1
003
,
4
.
21
,
1 

LEY DE GAY LUSSAC Fue enunciada por Joseph Louis
Gay-Lussac Establece la relación entre la temperatura y la presión
de un gas cuando el volumen es constante. Si aumentamos la
temperatura, aumentará la presión y viceversa.
2
2
1
1
T
P
T
P

Ejercicio resuelto:
El aire en un tanque se encontraba a una presión de 640 mmHg a
23º C. Se expuso al sol con lo que su temperatura aumento a 48º
C. ¿Cuál fue la presión que se presentó entonces en el tanque?
Solución
Datos:
P1= 640 mmHg
T1= 23 ºC + 273 = 296 K
T2= 48º C + 273 = 321 K
P2= ?
Estrategia para resolver el ejercicio: se emplea la relación
presión- temperatura de Gay- Lussac (9) y se despeja de esta la
P2 obteniendo:
1
2
1
2
.
T
T
P
P  sustituyendo los valores en esta ecuación se
obtiene como resultado
mmHg
K
K
mmHg
P 05
,
694
296
321
.
640
2 


LEY DEL GAS IDEAL Cada una de las leyes elementales de los
gases describe el efecto sobre el volumen del gas de la
modificación de una variable mientras se mantiene constante las
otras dos.
 Ley de Boyle, describe el efecto de la presión
P
V
1

 Ley de Charles describe el efecto de la temperatura T
V 
 Ley de Avogadro describe el efecto de la cantidad del gas
n
V 
Se pueden combinar estos efectos individuales en una
relación llamada ley de gas ideal (ecuación de gas ideal), en la que
el volumen del gas es directamente proporcional a la cantidad de
gas y a la temperatura en K e inversamente proporcional a la
presión, es decir
P
T
n
V
.
 (10)
Reordenando esta ecuación se obtiene P.V = n.R.T (11),
donde R es una constante de proporcionalidad conocida como
constante universal de los gases ideales.
Según el sistema de unidades que se trabaje la
constante universal de los gases puede obtener varios valores:
Tabla Nº 1: Valor de la constante universal de los gases ideales
Valor de R en diferentes unidades
K
mol
L
atm
R
.
.
0821
,
0

K
mol
L
torr
R
.
.
36
,
62

K
mol
dm
Kpa
R
.
.
314
,
8
3

K
mol
J
R
.
314
,
8

Fuente: Silberberg. México 2002.
Ejercicio resuelto:
Una botella de gases de 12,8 L contiene 35,8 g de O2 A 46º C.
¿Cuál es la presión de este gas expresada en atmósfera?
Solución
Datos:
V= 12,8 L
g O2= 35,8g
T = 46º C +273 = 319K
K
mol
L
atm
R
.
.
0821
,
0

P= ?
Estrategia para resolver el ejercicio: antes de utilizar la ecuación
de los gases ideales (11) se debe convertir los gramos de O2 a
moles de O2. De esta forma se tiene:
2
2
2
2
2 12
,
1
32
1
.
8
,
35 O
mol
O
g
O
mol
O
g
O
n 

sustituyendo estos valores en la ecuación (11) y despejando la
presión de la misma, se obtiene:
atm
L
K
K
mol
L
atm
mol
V
T
R
n
P 29
,
2
8
,
12
319
.
.
.
0821
,
0
.
12
,
1
.
.



APLICACIONES DE LA ECUACIÓN DE LOS GASES IDEALES
La ley de los gases ideales puede reestructurarse de
maneras adicionales para determinar otras propiedades de los
gases. Entre las aplicaciones que se le da se encuentran: la
determinación de las masas molares y la densidad de los gases.
Densidad de un gas. Para determinar la densidad de un
gas se comienza con la ecuación de densidad d= m/V. A
continuación se expresa la masa del gas como el producto del
número de moles del gas por su masa molar: m= n. М. Esto nos
lleva a:
M
V
n
V
M
n
V
m
d .
.



Utilizando la ecuación de los gases ideales, se puede
sustituir n/V por su equivalente P/R . T obteniendo
T
R
P
d
.
.

 (12)
Ejercicio resuelto:
¿Cual es la densidad del freón-11 (CFCl3) a 120º C y 1,5 atm?
Solución
Datos:
T= 120º C +273= 393K
P= 1,5 atm
d= ?
Estrategias para resolver el ejercicio: primero se debe calcular
la masa molar del freón – 11 para sustituir los valores en la
ecuación (12). De esta forma resulta:
M CFCl3 = 137,35 g/mol
L
g
K
K
mol
L
atm
atm
mol
g
d /
39
,
6
393
.
.
.
0821
,
0
5
,
1
.
/
35
,
137


Masa molar de un gas. A través de otros rearreglos simples a la
ley de gas ideal, se puede determinar la masa molar de un gas
desconocido.
P . V = n . R. T
M
m
T
R
V
P
n 

.
.
Por lo tanto se despeja la masa molar
V
P
T
R
m
M
.
.
.
 (13)
En función de la densidad se obtiene
P
T
R
d
M
.
.
 (14)
Ejercicio resuelto:
Un químico ha sintetizado un compuesto gaseoso amarillo verdoso
de cloro y oxígeno y encuentra que su densidad es 7,71g/L a 36º
C y 2,88 atm. ¿Calcule la masa molar del gas?
Solución

Datos:
d= 7,71g/L
T= 36º C = 309K
P= 2,88 atm
M = ?
Estrategia para resolver el ejercicio: se emplea la ecuación (14)
para resolver el ejercicio sustituyendo los valores adecuados en la
misma, y se obtiene:
mol
g
atm
K
K
mol
L
atm
L
g
M /
91
,
67
88
,
2
309
.
.
.
0821
,
0
.
/
71
,
7


Teniendo en cuenta las leyes de los gases ideales
resuelve los siguientes ejercicios
 El volumen del aire en los pulmones de una persona es de
615 mL aproximadamente, a una presión de 760 mm Hg. La
inhalación ocurre e cuando la presión de los pulmones
desciende a 752 mm Hg ¿A qué volumen se expanden los
pulmones?
P1V1=P2V2 Respuesta 621,54ml
 Es peligroso que los envases de aerosoles se expongan al
calor. Si una lata de fijador para el cabello a una
presión de 4 atmósferas y a una temperatura ambiente de 27
°C se arroja al fuego y el envase alcanza los 402 °C ¿Cuál
ser á su nueva presión? La lata puede explotar si la presión
interna ejerce 6080 mm Hg ¿Qué probabilidad hay de que
explote? 1atm=760mmHg
P1/T1 =P2/T2
Respuesta: 9atm o 6840mmHg
 Un alpinista inhala 500 mL de aire a una temperatura de 10
°C ¿Qué volumen ocupará el aire en sus pulmones
si su temperatura corporales de 37°C?
V1/T1=V2/T2 Respuesta: 547,70 ml
 Se libera una burbuja de 25 mL del tanque de oxígeno de un
buzo que se encuentra a una presión de 4 atmósferas y a
una temperatura de 11°C. ¿Cuál es el volumen de la burbuja
cuando ésta alcanza la superficie del océano, dónde la
presión es de 1 atm y la temperatura es de 18 °C?
P1V1/T1=P2V2/T2 Respuesta: 102,46ml
 ¿Cuál es el volumen en mL que ocupa un gas ideal si 0.321
moles se encuentran a una temperatura de 22 °C y a una
presión de 1.67 atm ?
PV=nRT
N=moles R=0.082atmxL/mol Respuesta 4,64L o 4649,69ml
PRACTICA EXPERIMENTAL EN CASA
Reacciones químicas con desprendimiento de gases.
Materiales y recursos necesarios:
• botella. • Globo. • Vinagre. • Bicarbonato. • Embudo pequeño o
cono de cartulina Cucharilla.
PROCEDIMIENTO:
Uno de los indicios que hemos estudiado de que se está
produciendo una reacción química es que se produzca
desprendimiento de gases. El vinagre es un ácido que reacciona
con el bicarbonato en una reacción que transcurre con
desprendimiento de gases, de forma muy rápida. Como también
hemos estudiado los gases tienden a ocupar todo el volumen que
pueden, por lo cual procederemos de la siguiente manera
.
 Primero introduciremos una cucharada de bicarbonato dentro
de un globo, con la ayuda de un embudo,
 después verteremos 100 ml de vinagre en el recipiente
 fiinalmente colocaremos el globo en la boca del recipiente y
haremos caer el bicarbonato al interior, estirando el globo.
 Se producirá la reacción y se desprenderán gases que
recogeremos en el globo. Si la reacción ha sido suficiente, el
gas quedará recogido en el globo.
CONTESTA
¿Qué propiedad de los gases hace que se hinche el globo?
• Si comparamos un globo llenado por nosotros con uno lleno del
producto de la reacción ¿cuál es más pesado?
ANEXE OBSERVACIONES Y REGISTRO FOTOGRÁFICO
PRACTICA EXPERIMENTAL OBSERVACIÓN DE LOS GASES
LEY DE BOYLE, LEY DE CHARLES Y LEY GAY LUSSAC
OBJETIVO: Identificar las leyes de los gases a partir de
experimentos caseros
PRACTICA #1 DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE BOYLE
PROCEDIMIENTO
 Tomar una botella de gaseosa plástica quitarle el fondo
 Colocar en la boca de la botella un globo
 Asienta la botella en un recipiente con agua
 Levanta la botella sin base
 Que puedes observar r? Relaciona con la ley de Boyle, no
olvides anexo registro fotográfico
PRACTICA#2 DEMOSTRACIÓN LEY DE CHARLES
PROCEDIMIENTO
 Tomar una botella plástica coloca un globo en la boca de la
botella
 Tomar dos recipientes uno con agua caliente y otro con agua
fría
 Poner la botella con el globo primero en el recipiente con agua
caliente y luego en el recipiente de agua fría
¿ qué observas?¿ qué pasa? anexa registro fotográfico
PRACTICA#3 LEY DE GAY LUSSAC
Pones una vela en un plato con agua, la tapas con un vaso, la vela
se va apagando y el agua, sorprendentemente, sube. Este es uno
de los experimentos caseros más populares y también uno de que
más frecuentemente se explican de forma poco convincente.
Mientras nos divertimos con el experimento vamos a intentar
encontrar una explicación lógica de lo sucedido.
Materiales:

Un plato hondo.
Un vaso.
Una vela.
Encendedor o cerillas.
Agua y colorante de comida
Procedimiento:
 Sitúa la vela en el centro del plato y rodéala de agua.
 Enciende la vela.
 Pon el vaso boca abajo cubriendo la vela.
 Observa muy atentamente lo que ocurre y repite el
experimento varias veces. Explica y realiza registro
fotográfico
 Esta guía debe desarrollarse en tu cuaderno con tu letra,
evitando tachones y foliando todas las hojas de la actividad.
 Una vez realizada la guía deberás fotografiar las hojas del
cuaderno que correspondan y consolidar en un solo
documento (formato PDF)
 El desarrollo de esta guía debe remitirse a la docente
únicamente al correo electrónico
guiascarolinaburbano21@gmail.com a fin de salvaguardar las
evidencias con fecha y hora de entrega.
 Las fechas límite para entregar esta guía es, posterior a ello
la calificación será de 3.5 en el mejor de los casos.
*Nota Si se evidencia y comprueba fraude o copia, la
calificación de la guía será de 1 tanto para quien
comparte la guía como para quien la copia, previo
informe a la coordinación de disciplina,
“El éxito en la vida no se mide por lo que logras sino
por los obstáculos que superas “
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