El documento describe las leyes fundamentales de los gases, incluyendo la ley de Boyle, la ley de Charles, la ley de Gay-Lussac, la ley de Avogadro y la ecuación de los gases ideales. Explica conceptos como presión parcial, volumen molar, densidad de gases y presión de vapor. Proporciona ejemplos para ilustrar cómo aplicar estas leyes y conceptos en cálculos relacionados con gases.

1. Gases
Por: M.A. Alicia Ávalos

2. Palomitas de maíz y las leyes de los gases
• El grano de maíz es un recipiente herméticamente cerrado.
• Cuando el maíz se calienta, la humedad se vaporiza y se tiene un gas en un
recipiente cerrado.
• La ley de Gay Lussac nos dice que a volumen constante la presión gaseosa
aumenta con la temperatura.
• Entre 200 y 240°C la presión del gas caliente del interior del grano se hace
mayor de lo que el pericarpio puede resistir y explota.

3. Temperatura y presión normales
• El volumen de un gas depende de la presión y la temperatura.
• El volumen pequeño de un gas a baja temperatura y alta presión pueden
tener la misma masa que un volumen grande del mismo gas a una
temperatura mas alta y presión mas baja.

4. Condición estándar
• Se toman de referencia.
• 273K (0°C)
• Presión estándar 1amt (760 torr)
• TPE (temperatura y presión estándar)

5. Ley combinada de los gases
• Combina la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac.

6. Ejemplo:
• Un globo está lleno de helio cuando está en el suelo, a 22°C y a una presión
de 740 torr.
• En estas condiciones su volumen es de 10.0m3. ¿Cuál sería su volumen
(en metros cúbicos) a una altitud de 5300m, donde la presión es de
370torr y la temperatura es de -23°C?

7. Solución
Inicial final
P1 = 740 torr P2 = 370 torr
V1 = 10.0 m3 V2 = ?
T1 = 22 + 23 = 295K T2 = -23 + 273 = 250K

8. • V2 = 10.0 m3 x 740 torr x 250 K = 16.9 m3
• 370 torr 295 K

9. Ley de Avogadro: volumen y moles de gases
• Modifica la cantidad de gas, número de moléculas o moles de gas.

10. Hipótesis de Avogadro
• Volúmenes iguales de gases a la misma presión y temperatura contienen
igual número de moléculas.
• Si se duplica el volumen de un gas, también debe duplicarse el número de
moléculas o moles del gas si la temperatura y la presión son constantes

11. Ley de Avogadro
• El volumen de un gas a temperatura y presión constantes es proporcional
al número de moles (n) del gas.
• V α n o V = kn

12. • Cuando el número de moles de gas, n1, con un volumen inicial V1, cambia a
una cantidad diferente n2, a temperatura y presión constantes, se puede
establecer el volumen final V2, aplicando la ley de Avogadro.
• V1 = V2
• n1 n2
• n = número de moles de un gas

13. Ejemplo:
• A cierta presión y temperatura, un trozo de 21.0 g de hielo seco (CO2
sólido) sublima totalmente, es decir, se transforma directamente en gas.
El CO2 gaseoso ocupa un volumen de 11.5 L ¿Cuál sería el volumen de
1.00 mol del gas a presión y temperatura constantes?
• Solución:
• Convierte la cantidad inicial de CO2 , 21g a moles

14. • 21.0 g CO2 x 1mol CO2 = 0.477 mol CO2
• 44.0 g CO2
Inicial Final
n1 = 0.477 mol n2 = 1.00 mol
V1 = 11.5 L V2 = ? litros

15. Aplicando la ley de Avogadro y despejando V2
• V2 = 11.5 L x 1.00 mol = 24.1 L
• 0.477 mol

16. Volumen molar y densidad de gases a TPE
• La densidad de gases se informa en gramos por litro a TPE.
• Existen 6.022 x 1023 moléculas en un mol de cualquier sustancia.
• La masa de un mol de gas es el peso formular expresado en gramos.

17. Ejemplo:
• Masa molar (gramos por mol)
• Densidad del gas a TPE (gramos litro)
• Podemos averiguar cuantos litros ocupa un mol del gas a TPE

18. • La masa molar del nitrógeno gaseoso es de 28.0 g/mol, y su densidad a
TPE es de 1.25 g/L.
• Su volumen será:
• 28.0 g x 1 L = 22.4 L/mol para el nitrógeno a TPE
• mol 1.25g

19. Ley del gas ideal
• Se ajusta a la perfección a las leyes de los gases en todas las condiciones
• La presión, volumen y temperatura son variables.
• El volumen molar de cualquier gas a TPN es de 22.4 L
•
• PV = nRT

20. • Permite a los científicos variar temperatura, presión, masa y volumen.
• También llamada ecuación general del estado gaseoso.

21. Ejemplo
• Calcule el volumen que ocupa 1.00 mol de nitrógeno gaseoso a 25°C , a
una presión de 1.00 atm.
• Se emplean los valores conocidos para un mol de gas a TPE
• PV = nRT R = 1 atm x 22.4 L = 0.0821 L-atm / mol-K
• 1 mol x 273 K

22. • V = nRT / P
• V = 1.00 mol x 0.0821 L-atm x 298 K = 24.5 L
• 1.00 atm mol K

23. Ley de Dalton de las presiones parciales
• Establece que cada gas en una mezcla de gases ejerce una presión parcial
igual a la presión que ejercería si un solo gas estuviera presente en el
mismo volumen.
• La presión total de la mezcla es la suma de las presiones parciales de
todos los gases presentes.

24. • Cada gas ejerce su propia presión. La presión total de la mezcla es igual a
la suma de las presiones parciales que los gases individuales ejercen.
• Ptotal = P1 + P2 + P3 + …..

25. Presión de vapor
• Es la presión parcial que ejercen las moléculas de la sustancia que están
en la fase gaseosa, sobre la fase líquida de la sustancias.
• Pgas recogido = Ptotal - P vapor de agua

26. Ejemplo:
• Se recoge oxígeno gaseoso sobre agua a 20°C , a una presión barométrica
de 744 torr, y se igualan los niveles de agua dentro y fuera de la botella
colectora. ¿Cuál es la presión del oxígeno seco (O2 solo)?
• Pgas recogido = Ptotal - P vapor de agua
• Pgas recogido = 744 - 18 = 726 torr

27. Estequiometria de gases