3.1 Qué Es El Aire

 

3.1 ¿QUÉ ES EL  AII R E ?  A UNIDAD III

 

3.1.1 CONCEPTO, COMPOSICIÓN Y •

PROPIEDADES El aire es una mezcla homogénea gaseosa, principalmente de oxígeno y nitrógeno que forma la atmósfera terrestre.

•

•

La atmósfera se extiende entre 600 a 1500km en el espacio. Está dividida en dos zonas: la homósfera (tropósfera, estratósfera, ozonósfera y mesósfera) y la heterósfera (termósfera y exósfera). La tropósfera es la zona elemental de la atmósfera donde se desarrolla la vida.

 

3.1.1. COMPOSICIÓN Gas

Porcentaje

Nitrógeno

78.08

Oxígeno

20.94

Argón Dióxido d de e ca carbono

0.93 0.03

Neón

0.0018

Helio

0.000524

Criptón

0.000114

Hidrógeno

0.00005

Xenón

0.000008

Ozono Vapor de agua

0.0001 Variable 0.0075 Variable

**Composición de aire limpio y seco

 

131.1 PROPIEDADES •

El aire es la mezcla homogénea indispensable para la vida ya que sustenta la vida de millones de organismos en la tierra mediante los procesos complementario de fotosíntesis y respiración.

•

•

La atmósfera absorbe el calor proveniente proveniente del sol durante el día, y por la noche este calor se disipa. d isipa. Existen dos procesos naturales en la atmósfera que afectan el clima y la vida en la tierra: el Efecto invernadero invernadero y la Disminución de la capa c apa de ozono.

 

3.1.1 FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN

 

3.1.2 AIRE LIGERO Y SIN EMBARGO PESA  Propiedades Propieda des de los gases: g ases: •

•

•

•

•

•

Se expanden uniformemente Se difunden fácilmente entre sí  Ejercen presión sobre las paredes del recipiente donde se encuentran La presión del gas aumenta al incrementarse su temperatura El volumen de un gas aumenta con la temperatura a presión constante Su volumen disminuye cuando se aumenta la presión a temperatura constante.

 

3.1.2 VARIABLES TERMODINÁMICAS •

•

Temperatura: Propiedad termodinámica que mide la energía cinética promedio de la partículas. Existen dos escalas, la relativa en °C y la absoluta en K Presión: es la fuerza ejercida por unidad de área  =

  

.

1    = 760 760  = 760 760    = 1013 101325 25 . Existen dos Unidades:1 Unidades:

tipos de presiones: manométrica de un gas y la barométrica mide lalapresión ejercidamide por lala presión atmósfera. •

Volumen: Es la medida de espacio ocupado por un cuerpo en tres dimensiones

 

CONDICIONES NORMALE NORMALESS Y VOLUMEN MOLAR. •

Las condiciones normales de presión y temperatura son: Presión = 1 atm Temperatura = 0°C

•

•

El vol olum umen en mo mola lar  r  es volumen ocupado por un mol de una sustancia El volumen molar de un gas ideal en condiciones normales de presión y temperatura es de 22.4 lit itrros/mol

 

3.1.3 LEYES DE LOS G SES Ley de Boyle. Fue propue propuesta sta por por Robert Robert Boyle Boyle y Edme Edme Mar Mariott iottee a finales finales del siglo siglo XVII. XVII. “A temperatura constante, el volumen de una masa fija de un gas, varía de manera inversamente proporcional proporcional a la presión aplicada”     =  

Ejercicios:

1. El volumen de un gas es de 218mL a una presión de 580mmHg. ¿Cuál será el volumen volum en del gas si la presión presión aumenta aumenta a 810 mmHg mantenie manteniendo ndo la temperatura constante?

 

Ejercicios:

3.1.3 LEY DE BOYLE

2. Suponiendo que 5 L de oxígeno en condiciones normales de presión y temperatura (0°C y 1 atm) se expanden hasta que la presión sea de 620 mmHg. ¿Cuál sería su volumen? 3. Una muestra de gas se s e encuentra a una presión p resión de 850 85 0 torr. torr. Si la presión cambia a 720 Pa y el volumen del gas en estas condiciones condiciones es de 400 mL. ¿Qué volumen tenía el gas inicialmente? 4. Si una muestra que ocupa un volumen de 250mL y aumenta su volumen a 0.5L con una presión de 700mmHg a temperatura constante. ¿Cuál es la presión inicial del gas? 5. Una muestra de un gas con un volumen de 180L, ejerce una presión de 85torr 85to rr.. ¿Cuál será el volumen en  si la presión fuera de 720 torr a una temperatura constante?

 

3.1.3 LEY DE CH RLES Fue propuesta pos Alexander Charles en 1787: “A presión constante, el volumen de una determinada cantidad de gas es directamente proporcional proporcional a su temperatura absoluta”    =  Ejercicios:

1. ¿A qué temperatura debe enfriarse una muestra de 10L de helio que se encuentra a 25° para guardarlo en un recipiente de 7L sin que se modifique la presión del gas? 2. ¡Cuál es el volumen final de un gas que ocupa el volumen inicial de 350mL a 30°C, si aumenta la temperatura a 70°C?

 

3.1.3 LEY DE CH RLES  =    Ejercicios: 

°

 a para 3. Una muestra debe de uncalentarse gas tiene un volumen de 320 35 C.que ¿A alcance qué temperatura el gas a presión constante un volumen de 0.8L?

4. Si una pelota tiene un volumen de 5L cuando su temperatura es de 28°C. ¿Cuál será su volumen si se coloca en un refrigerador a 7°C suponiendo que la presión del aire de la pelota es contante? 5. ¿Cuál será el volumen en  de un gas a 20°C cuando se enfría en condiciones normales (0°C), si su volumen inicial es de 855mL?

 

3.1.3 LEY DE G Y LUSS C Fue propuesta por Joseph Gay-Lussac y dice: “A volumen constante, la presión de una masa determinada de gas es directamente proporcional proporcional a la temperatura temperat ura absoluta”  

=

 

Ejercicios:

1. Un recipiente con aerosol contiene un gas a 25°C a una presión de 1,500 mmHg, pero en la etiqueta se indica que no se almacene arriba de 60°C. ¿Cuál será la presió presión n en Pa a esa temperatu temperatura? ra? °

2. En el autoclave de un hospital, la presión a 120 C es de 3 atm. ¿Cuál será la temperatura a 950 torr?

 

3.1.3 LEY DE G Y LUSS C Ejercicios: 3. Si tenemos un gas a 30°C, confinado en un recipiente, con una presión de 1,000 mmHg. ¿Cuál será la presión si la temperatura aumenta a 80 °C a volumen constante?

4. Un recipiente que contiene oxígeno a 15°C y 20atm de presión, será trasladado bajo ciertos riesgos, uno de ellos es que estará expuesto a los rayos solares, se desea saber si no habrá peligro de explosión dado que está diseñado para soportar 38,000 torr de presión. ¿Cuál será la temperatura que tendría en estas condiciones? ¿Será seguro transportarlo en un día soleado a 30°C? 5. Una lata de aerosol contiene un gas a 760mmHg y una temperatura de 22°C. Si se calienta la lata hasta que soporte una presión de 1.5 atm. ¿Cuál será su

temperatura?  

3.1.4 LEY GENER L DE LOS G SES IDE LES La ley general de los gases ideales considera una constante de proporcionalidad R, la cual tiene un valor de 0.082

     

. La ecuación de los gases ideales es:

 =  Ejercicios: 1.

¿Qué volumen ocuparán 4.25 moles de un gas ideal, el cual se encuentra en condiciones normales?

2.

¿Cuál será la presión de un envase metálico de 500mL que contiene 100g de monóxido de carbono a 17°C?

3.

En una olla de 3.5L, se tiene una presión de 290,000 Pa. Si se evaporan 8 gramos de agua. ¿Cuál será la temperatura del vapor?

4.

¿Cuál será el número de moles de monóxido de carbono si se encuentra en condiciones normales en un volumen de 345mL?

5.

Calcula la presión presión en Pa de 27gramos de dióxido de nitrógeno nitrógeno si se encuentra encuentra a 36°C en un −



volumen de 1.810  



DALTON LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES DE DALTON •

La ley de presión parcial de Dalton establece que la presión total de una mezcla de gases es la suma de la presión parcial de sus componentes:    =    +    +     …

•

Donde la en presión parcial deEsto cada es alaque presión que el gas si fuerade el único gas el recipiente. segas debe suponemos queejercería no hay fuerzas atracción entre los gases.

 

DALTON LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES DE DALTON •

La ley de presión parcial de Dalton también se puede expresar en términos de la fracción molar m olar del gas en la mezcla. La fracción molar de un gas es el número de moles de ese gas entre el número total de moles en la mezcla, y frecuentemente se abrevia como      = ó    1 =

•

   1    

Se puede despejar la ley de Dalton para obtener la presión parcial del gas 1 en una mezcla en términos de la fracción molar del gas 1     =  

 

3.1.5 MODELO CINÉTICO MOLECUL R DE LOS G SES

Fue propuesto por Daniel Bernoulli en 1738, tiene los siguientes postulados: •

•

Los gases están constituidos por moléculas que se encuentran en continuo movimiento El volumen de una molécula es tan pequeño que tiende a despreciarse

•

Las fuerzas de atracción y repulsión entre las moléculas de un gas son tan

•

pequeñas que se desprecian. Todos los l os choques producidos entre las moléculas molécu las son elásticos, es decir, decir, la energía de las moléculas antes y después del choque es la misma.

•

La energía cinética promedio de las moléculas es proporcional a la temperatura absoluta expresada en Kelvin.

 

3.1.6 MOL Y LEY DE AVOGA AVOGADRO DRO Un mol de cualquier sustancia es igual a su masa molar expresada en gramos, la cual contiene un número núme ro determinado de partículas (iones, átomos o moléculas), fue propuesto por Amadeo Avogadro (1776 –  1856)

  = ú ú   = . .    í.

 

3.1.7. EL AIRE QUE INHALAMOS De los diversos elementos que necesitamos para vivir, el más esencial es el oxígeno del aire. Los seres humanos inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono.

3.1.7.1 COMPOSICIÓN

 

EQ UILIBRIO QUÍMICO: CONSTANTE 3.1.8. EQUILIBRIO CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y EL PRINCIPIO DE LE CHA CHATELIER TELIER El principio de Le Chatelier  “Cuando un sistema experimenta una alteración (como un cambio en la

concentración, temperatura, o presión), este responderá y se reestablecerá un nuevo estado de equilibrio” Por ejemplo, si se agregan más reactivos a un sistema, el principio de Le Chatelier predice la reacción generará más productos para compensar el cambio y regresarque al equilibrio.

 

PRINCIPIO CIPIO DE LE CHA CHATELIER TELIER 3.1.8. PRIN Variac ariación ión de la la Tempera emperatura tura : •

•

Si se incrementa la temperatura, se favorece el sentido endotérmico de la reacción. Una disminución de la temperatura, favorece el sentido exotérmico de la reacción

 

PRINCIPIO CIPIO DE LE CHA CHATELIER TELIER 3.1.8. PRIN Vari ariaci ación ón de la la Pr Presi esión ón y el Volu olumen men:: •

•

•

•

Si aumenta la presión de un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza hacia donde hay menor número de moles. Si disminuye la presión de un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza hacia donde hay mayor número de moles. Si di dism smin inuy uye e el vol volum umen en de un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza hacia donde hay menor número de moles. Si aumenta el volumen de un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza hacia donde hay mayor número de moles.

 

PRINCIPIO CIPIO DE LE CHA CHATELIER TELIER 3.1.8. PRIN Variac ariación ión de la Concen Concentració tración: n: •

•

reactivo o, el sistema lo consumirá Si se incrementa un reactiv consumir á parcialmente, parcialmente , favoreciendo favor eciendo el sentido directo de la reacción.

Si se incrementa un producto, el sistema sist ema lo consumirá parcialmente, inverso erso de la reacción. favoreciendo el sentido inv