10.5: Aplicaciones adicionales de las ecuaciones de gas ideal
Con la ley de gases ideal , podemos usar la relación entre las cantidades de gases (en moles) y sus volúmenes (en litros) para calcular la estequiometría de las reacciones que involucran gases, si la presión y la temperatura son conocidos. Esto es importante por varias razones. Muchas reacciones que se llevan a cabo en el laboratorio implican la formación o reacción de un gas, por lo que los químicos deben ser capaces de tratar cuantitativamente productos y reactivos gaseosos tan fácilmente como tratan cuantitativamente sólidos o soluciones. Además, muchas, si no la mayoría, reacciones industrialmente importantes se llevan a cabo en la fase gaseosa por razones prácticas. Los gases se mezclan fácilmente, se calientan o enfrían fácilmente, y se pueden transferir de un lugar a otro en una instalación de fabricación a través de bombas y tuberías simples.
Tabla de contenidos
Densidades de gas y masa molar
La ecuación del gas ideal se puede manipular para resolver una variedad de diferentes tipos de problemas. Por ejemplo, la densidad, ( rho ), de un gas, depende del número de moléculas de gas en un volumen constante. Para determinar este valor, reorganizamos la ecuación de gas ideal a
[ dfrac {n} {V} = dfrac {P} {RT} label {10.5.1} ]
La densidad de un gas generalmente se expresa en g / L (masa sobre volumen). La multiplicación de los lados izquierdo y derecho de la ecuación ref {10.5.1} por la masa molar en g / mol ( (M )) del gas da
Esto nos permite determinar la densidad de un gas cuando conocemos la masa molar, o viceversa.
La densidad de un gas AUMENTA al aumentar la presión y DISMINUYE al aumentar la temperatura
Un ejemplo de densidad variable para un propósito útil es el globo de aire caliente, que consiste en una bolsa (llamada sobre) que puede contener aire caliente. A medida que el aire en el sobre se calienta, se vuelve menos denso que el aire más frío que lo rodea (Ecuación ( ref {10.5.2} )), que tiene suficiente poder de elevación (debido a la flotabilidad) para hacer que el globo flote y levantarse en el aire. Se requiere un calentamiento constante del aire para mantener el globo en alto. A medida que el aire en el globo se enfría, se contrae, permitiendo que entre aire fresco del exterior, y la densidad aumenta. Cuando el piloto lo controla cuidadosamente, el globo puede aterrizar tan suavemente como se eleva.
Figura ( PageIndex {1} ): Un globo de aire caliente se infla parcialmente con aire frío de un ventilador a gas, antes de que los quemadores de propano se utilicen para el inflado final.
Determinación de los volúmenes de gas en reacciones químicas
La ley de los gases ideales puede usarse para calcular el volumen de gases consumidos o producidos. La ecuación del gas ideal se usa con frecuencia para interconvertir entre volúmenes y cantidades molares en ecuaciones químicas.
Resumen
La relación entre las cantidades de productos y reactivos en una reacción química puede expresarse en unidades de moles o masas de sustancias puras, de volúmenes de soluciones o de volúmenes de sustancias gaseosas. La ley de los gases ideales puede usarse para calcular el volumen de productos gaseosos o reactivos según sea necesario. En el laboratorio, los gases producidos en una reacción a menudo se recogen por el desplazamiento del agua de los recipientes llenos; La cantidad de gas se puede calcular a partir del volumen de agua desplazada y la presión atmosférica. Sin embargo, un gas recogido de esta manera no es puro, pero contiene una cantidad significativa de vapor de agua. Por lo tanto, la presión medida debe corregirse para la presión de vapor del agua, que depende en gran medida de la temperatura.
