viernes, 1 de octubre de 2010

AUTOR: JHON LEONARDO GAITAN CASTRO

TEMÁTICA: COMPORTAMIENTO DE LOS GASES

SITUACION PROBLEMA: En una fecha de celebración del día de la Madre se quiere realizar una decoración basada en el uso de globos inflados con aire (mezcla de gases atmosféricos), unos globos han sido más inflados que otros pero son del mismo tamaño, los globos inflados por los estudiantes a cargo se dejan a pleno rayo de sol, haciendo que dichos globos empiecen a explotar uno a uno según el tiempo de exposición a los rayos solares.
¿Por qué los globos explotan de un momento a otro, en el orden en que fueron inflados y que contenían mayor cantidad de aire?

OBJETIVOS:
• Establecer y aclarar la teoría cinética molecular sobre el comportamiento de los gases.
• Aplicar las leyes de los gases realizando cálculos matemáticos con el fin de establecer las variaciones de presión, temperatura y volumen en determinado gas.
• Realizar contrastes y comparaciones entre los cálculos matemáticos teóricos de un gas ideal y el comportamiento real de los gases.
PROCESO:
1. Llevar a cabo la experiencia por los estudiantes inflando los globos, colocándolos al sol y realizar las respectivas observaciones.
2. Discusión grupal de los resultados obtenidos y propuestas de la explicación del fenómeno.
3. Observación de un video relacionado con la temática ingresando al blog de la asignatura.
4. Ingresar comentarios en el blog sobre la experiencia realizada y el video observado. Relacionar.
5. Presentación de diapositivas sobre la temática de los gases la cual se encontrara en el blog.
6. Desarrollo de cálculos sobre problemas planteados del comportamiento de los gases con diferentes tipos de variables.

miércoles, 29 de septiembre de 2010

CONCEPTUALIZACION


Gas
Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases, las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas, resultan insignificantes.
Existen diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas. ademas los gases tienen una composicion de moleculas muy separadas y tiene diferentes procesos como condensacion,liquido,solido y otra vez gaseoso.


Las leyes de los gases ideales:

Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las principales variables de un gas en base a las experiencias de laboratorio realizadas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T).

1.- La ley de Boyle - Mariotte:
Esta ley dice que, si se mantiene la temperatura constante, cuando se aumenta la presión de un gas ideal, su volumen disminuye en la misma proporción. Es decir:
P1 x V1 = P2 x V2

2.-La ley de Gay-Lussac:
Esta ley dice que si se mantiene la presión constante, el volumen del gas aumentará en la misma proporción en que aumente su temperatura absoluta:
V1 x T2 = V2 x T1

3.- La ley de Charles:
Esta ley dice que, si se mantiene el volumen constante, la presión de un gas aumenta en la misma proporción en la que aumenta su temperatura absoluta :

P1 x T2 = P2 x T1

4.-Ley de Avogadro:
Es aquella en el que las constantes son presión y temperatura, siendo el Volumen directamente proporcional al Número de moles (n).
Matemáticamente, la fórmula es:
V1 x n2 = V2 x n1

Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero se ha de enfriar el volumen de gas deseado, hasta una temperatura característica de cada gas, a fin de poder someterlo a la presión requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente, y, eventualmente, explote.

5.- La ley combinada de los gases:
Dice que una masa de un gas ocupa un volumen que está determinado por la presión y la temperatura de dicho gas. Estudian el comportamiento de una determinada masa de gas si una de esas magnitudes permanece constante.

Esta ley se emplea para todos aquellos gases ideales en los que el volumen, la presión y la temperatura no son constantes. Además la masa no varía. La fórmula de dicha ley se expresa:
(V1 x P1) / T1 = (V2 x P2) / T2
o despejando:
V1 x P1 x T2 = V2 x P2 x T1
Es decir, el volumen de la situación inicial por la presión original sobre la temperatura es igual a el volumen final por la presión nueva aplicada sobre la temperatura modificada

6.- Ley de los gases ideales:

Las tres leyes mencionadas pueden combinarse matemáticamente en la llamada ley general de los gases. Su expresión matemática es:
P . V = n . R . T

siendo P la presión, V el volumen, n el número de moles, R la constante universal de los gases ideales y T la temperatura en Kelvin.

El valor de R depende de las unidades que se estén utilizando:

• R = 0,082 atm•l•K−1•mol−1 si se trabaja con atmósferas y litros
• R = 8,31451 J•K−1•mol−1 si se trabaja en Sistema Internacional de Unidades
• R = 1,987 cal•K−1•mol−1
• R = 8,31451 10−10 erg •K−1•mol−1

De esta ley se deduce que un mol de gas ideal ocupa siempre un volumen igual a 22,4 litros a 0 °C y 1 atmósfera. También se le llama la ecuación de estado de los gases; ya que solo depende del estado actual en que se encuentre el gas.
7. - Ley de Dalton o de las preiones parciales:
La ley de las presiones parciales (conocida también como ley de Dalton) fue formulada en el año 1803 por el físico, químico y matemático británico John Dalton. Establece que la presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si solo uno ocupase todo el volumen de la mezcla, sin cambiar la temperatura. La ley de Dalton es muy útil cuando deseamos determinar la relación que existe entre las presiones parciales y la presión total de una mezcla de gases.

Se puede hacer una definición más formal de la teoría mediante la aplicación de matemáticas, la presión de una mezcla de gases puede expresarse como una suma de presiones mediante:

P(total) = P1 + P2 + P3...

Donde P1 + P2 + P3... representan la presión parcial de cada componente en la mezcla. Se asume que los gases no tienen reacciones químicas entre ellos, el caso más ideal es con gases nobles.

Gases finales

Si se quiere afinar más o si se quiere medir el comportamiento de algún gas que escapa al comportamiento ideal, habrá que recurrir a las ecuaciones de los gases reales que son variadas y más complicadas cuanto más precisas.
Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegaría un momento en el que no ocuparían más volumen. Esto se debe a que entre sus átomos/moléculas se establecen unas fuerzas bastante pequeñas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas de Van der Waals.
El comportamiento de un gas suele concordar más con el comportamiento ideal cuanto más sencilla sea su fórmula química y cuanto menor sea su reactividad, tendencia a formar enlaces. Así, por ejemplo, los gases nobles al ser monoatómicos y tener muy baja reactividad, sobre todo el helio, tendrán un comportamiento bastante cercano al ideal. Les seguirán los gases diatómicos, en particular el más liviano hidrógeno. Menos ideales serán los triatómicos, como el dióxido de carbono; el caso del vapor de agua aún es peor, ya que la molécula al ser polar tiende a establecer puentes de hidrógeno, lo que aún reduce más la idealidad. Dentro de los gases orgánicos, el que tendrá un comportamiento más ideal será el metano perdiendo idealidad a medida que se engrosa la cadena de carbono. Así, el butano es de esperar que tenga un comportamiento ya bastante alejado de la idealidad. Esto es porque cuanto más grande es la partícula fundamental constituyente del gas, mayor es la probabilidad de colisión e interacción entre ellas, factor que hace disminuir la idealidad. Algunos de estos gases se pueden aproximar bastante bien mediante las ecuaciones ideales, mientras que en otros casos hará falta recurrir a ecuaciones reales muchas veces deducidas empíricamente a partir del ajuste de parámetros.
También se pierde la idealidad en condiciones extremas, altas presiones o bajas temperaturas. Por otra parte, la concordancia con la idealidad puede aumentar si trabajamos a bajas presiones o altas temperaturas. También por su estabilidad química.
Comportamiento de los gases
Para el comportamiento térmico de partículas de la materia existen cuatro cantidades medibles que son de gran interés: presión, volumen, temperatura y masa de la muestra del material.
Cualquier gas se considera como un fluido, porque tiene las propiedades que le permiten comportarse como tal.
Sus moléculas, en continuo movimiento, logran colisionar las paredes que los contiene y casi todo el tiempo ejercen una presión permanente. Como el gas se expande, la energía intermolecular (entre molécula y molécula) hace que un gas, al ir añadiéndole energía calorífica, tienda a aumentar su volumen.
Un gas tiende a ser activo químicamente debido a que su superficie molecular es también grande, es decir, entre cada partícula se realiza mayor contacto, haciendo más fácil una o varias reacciones entre las sustancias.
Para entender mejor el comportamiento de un gas, siempre se realizan estudios con respecto al gas ideal, aunque este en realidad nunca existe y las propiedades de este son:
• Un gas está constituido por moléculas de igual tamaño y masa, pero una mezcla de gases diferentes, no.
• Se le supone con un número pequeño de moléculas; así su densidad es baja y su atracción molecular es nula.
• El volumen que ocupa el gas es mínimo, en comparación con el volumen total del recipiente.
• Las moléculas de un gas contenidas en un recipiente, se encuentran en constante movimiento, por lo que chocan, ya entre sí o contra las paredes del recipiente que las contiene.
Para explicar el comportamiento de los gases, las nuevas teorías utilizan tanto la estadística como la teoría cuántica, además de experimentar con gases de diferentes propiedades o propiedades límite, como el UF6, que es el gas más pesado conocido.
Un gas no tiene forma ni volumen fijo; se caracteriza por la casi nula cohesión y la gran energía cinética de sus moléculas, las cuales se mueven.









video


FUENTE:

http://www.youtube.com/watch?v=id-pbSQczco
http://icptareas.wordpress.com/2010/05/30/leyes-de-los-gases-boyle-charles-gay-lussac/
http://es.wikipedia.org/wiki/Gas



TALLER DE APLICACIÓN



INSTITUCION EDUCATIVA ENRIQUE OLAYA HERRERA
PUERTO LOPEZ
TALLER QUIMICA -GASES
GRADO DECIMO

Desarrollar en grupos de máximo 4 estudiantes y enviarlo al email del profesor:

profeleoolaya2010@gmail.com

1. Un gas ocupa un volumen de 845 ml a una presión de 348 mm Hg. ¿Cuál será su volumen si la presión aumenta a 658 mm Hg?

2. Si el volumen que ocupa un gas es de 25 L a una presión de 800 mm Hg. ¿Cuál será la nueva presión si ocupa un volumen de 22.8 L?

3. El volumen de un gas es de 950 ml cuando su temperatura es de 55 ºC. ¿Cuál es su volumen si la temperatura baja a 5 ºC?

4. Un gas tiene un volumen de 39.5 L cuando se encuentra a una temperatura de 24 ºC. ¿Qué temperatura requerirá para alcanzar un volumen de 45.6 L?

5. La presión de cierta cantidad de gas a 20 ºC es de 625 torr. ¿Cuál es su presión a 80 ºC si el volumen permanece constante?

6. Cierta cantidad de gas O2 se encuentra confinado en un recipiente herméticamente cerrado a una presión de 1.5 atmósferas y a 25 ºC. ¿Cuál será la temperatura que se necesita para comprimirlo a 1.3 atmósferas?

7. Si 35 litros de CO2 se encuentran en condiciones de temperatura y presión ambiente de 20 ºC y 560 mm Hg respectivamente. ¿Cuál será su volumen a 0 ºC y 1 atmósfera de presión?

8. Una muestra de gas a 25 ºC y 800 torr ocupa un volumen de 3450 ml. ¿Cuál es la temperatura para que la presión cambie a 1.5 atmósferas y el volumen a 4 litros?

9. En un globo se encuentra una mezcla de gases cuyas presiones son 760 torr, 2.5 atmosferas y 1800 mm Hg respectivamente para los gases oxigeno, nitrógeno y gas carbónico. ¿Cuál es la presión total de esta mezcla de gases en el globo?

10. ¿Cuántos moles de gas cloro se encuentran en un recipiente que presenta una temperatura de 45 °C, a una presión de 2800 torr y con un volumen de 1700 ml?