sábado, 24 de noviembre de 2012

RESUMEN SEMANA 10


UNIDAD 5. CONCEPTOS GENERALES DE GASES, TERMOQUÍMICA Y ELECTROQUÍMICA

5.1 Conceptos básicos: gas como estado de agregación, gas ideal, gas real, propiedades críticas y factor de compresibilidad
Gas Real
Los gases reales son los que en condiciones ordinarias de temperatura y presión se comportan como gases ideales; pero si la temperatura es muy baja o la presión muy alta, las propiedades de los gases reales se desvían en forma considerable de las de los gases ideales.
Gas Ideal
Los Gases que se ajusten a estas suposiciones se llaman gases ideales y aquellas que no se les llama gases reales, o sea, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros.
Estado Gaseoso
Los gases, aunque no se puedan ver, constituyen una gran parte de nuestro ambiente, y quehacer diario, ya que ellos son los responsables de transmitir: sonidos, olores, etc. Los gases
Que representa el punto crítico.
Desde el punto de vista de la temperatura, el punto crítico representa la temperatura máxima a la cual un elemento permanece en estado líquido, y la presión crítica, es la presión medida a esta temperatura.
El factor de compresibilidad
El factor de compresibilidad Z es un factor que compensa la falta de idealidad del gas, así que la ley de los gases ideales se convierte en una ecuación de estado generalizada.
Una forma de pensar en z es como un factor que convierte la ecuación en una igualdad. Si sé grafica el factor de compresibilidad para una temperatura dada contra la presión para diferentes gases, se obtienen curvas. En cambio, si la compresibilidad se grafica contra la presión reducida en función de la temperatura reducida, entonces para la mayor parte de los gases los valores de compresibilidad a las mismas temperatura y presión reducidas quedan aproximadamente en el mismo punto.

5.2 Propiedades PVT: ley de Boyle, Charles, Gay-Lussac. Ecuacion general del estado gaseoso

Ley de Boyle-Mariotte
También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de gas constante, el volumen de ungas es inversamente proporcional a su presión.

Leyes de Charles y Gay-Lussac
En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados de sus experimentos, basados en los que Jacques Charles hizo en el 1787. Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles, y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.

Ley general del estado gaseoso ( ley combinada)

*Combinando las leyes de charles y de boyle-mariotte tenemos:

*El volumen de una determinada muestra de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta e inversamente proporcinal a la presión aplicada:

*V α T

*P

*V = K T

*P

*PV= KT

*PV = K ……… (a)

*T

*Cuando un gas pasa de un estado inicial con sus valores establecidos de: presión , volumen y temperatura a un estado final en el cual los valores de las tres variables cambian, se establece el siguiente planteamiento:

ESTADO INICIAL ESTADO FINAL

Proceso

De acuerdo con la relación establecida en (a)

P i V i = K … … … (b)

T i

P f V f = K … … … (c)

T f

Relacionando (b) y (c) en una sola ecuación

P i V i = P f V f

T i T f … … (d)

Sustituyendo las letras i y f por los números 1 y 2 respectivamente, se tiene:

P1 V1 = P 2 V 2

T 1 T 2

O bien,

T 2 P1 V1= T1 P2 V2

Ecuación General del Estado Gaseoso

Esta ecuación es de utilidad más amplia, debido a que en la practica las tres variables: presión, volumen y temperatura no varían en forma independiente sino relacionadas o combinadas.

Ejemplo: En el suelo un globo aerostático tiene un volumen de 100 kilolitros a una temperatura de 27º C y una presión de 585 mmHg. se eleva hasta una altura en que su presión baja a 300mmHg y su volumen aumenta a 170.95m3. ¿Cuál es su temperatura final en grados Celsius?

Datos Formula

V1= 100kL= 100m3 P1 V1 = P2 V2

T1 T2

T1= 27ºC + 273 = 300 ºk

P1= 585mmHg P1V1= T1 P2 V2

V2 = 170.95m3 T2 = T1P2V2

P1V1

P2 = 300mmHg T2= 300ºK x 300mmHg x 170.95 m3

585mmHg x 100m3

T2 = ?ºC

T2= 263ºK -273

T2= -10ºC

5.3 Termoquímica

La Termoquímica es la parte de la química que trata la relación entre el calor con las reacciones químicas, pero generalmente la termoquímica es la aplicación de la termodinámica a la química. También la termoquímica es un sinónimo de termodinámica química.
5.4 Calor de solución

La entalpía de solución, entalpía de disolución o calor de disolución es el cambio de entalpía asociado a la disolución de una sustancia en un solvente a presión constante.
El calor de solución es una de las tres dimensiones del análisis de solubilidad. Se expresa más frecuentemente en kJ/mol a temperatura constante. El calor de solución de una sustancia está definido como la suma de la energía absorbida, o energía endotérmica (expresada en kJ/mol "positivos"), y la energía liberada, o energía exotérmica (expresada en kJ/mol "negativos").
Debido a que el calentamiento disminuye la solubilidad de un gas, la disolución de los gases es exotérmica. Consecuentemente, al disolverse un gas en un solvente líquido, la temperatura disminuye, mientras que la solución continúa liberando energía. Éste es un efecto del incremento en el calor o de la energía requerida para atraer a las moléculas de soluto y solvente —en otras palabras, esta energía supera a la energía requerida para separar a las moléculas del solvente. Cuando el gas está disuelto completamente (eso es puramente teórico dado que ninguna sustancia puede disolver infinitamnte)— el calor de solución estará al máximo.
El proceso de disolución puede verse, termodinámicamente, como si consistiera en tres etapas:
  1. Ruptura de las atracciones soluto-soluto (endotérmica), por ejemplo la energía reticular en el caso de las sales.
  2. Ruptura de las atracciones solvente-solvente (endotérmica), por ejemplo el enlace de hidrógeno en el agua.
  3. Formación de atracciones solvente-soluto (exotérmica), en la solvatación.

El valor del cambio de entalpía global es la suma de los cambios de entalpía individuales de cada paso. Por ejemplo, al disolver nitrato de amonio en agua descenderá la temperatura del agua (la solvatación no compensa el gasto de energía en romper la estructura cristalina), mientras que el agregar hidróxido de potasio a agua aumentará la temperatura del sistema.
Las soluciones con calores negativos de solución forman enlaces fuertes y tienen presiones de vapor bajas.


Calor de solución de algunos compuestos seleccionados
-
17.89
+
6.14
-
7.29
-
13.77
-
17.10
+
3.89
+
9.89
-
0.360
Cambio en entalpía ΔHo en kJ/mol en agua

5.5 Calor de formación

Calor absorbido o desprendido en la formación de un mol del compuesto a partir de sus elementos constituyentes, a presión constante y con todos los productos en sus estados físicos normales.
Así, la entalpía de formación de un compuesto es la energía necesaria para formar un mol de dicho compuesto a partir sus elementos, medida, normalmente, en unas condiciones de referencia estándar, 1 atm de presión y una temperatura de 298 K (25 °C).
Esta entalpía es negativa cuando se trata de una reacción exotérmica, que desprende calor, mientras que es positiva cuando es endotérmica, y resulta nula para los compuestos diatómicos.


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