Densidad de los gases ideales Se define como gas ideal, a aquel donde todas las colisiones entre átomos o moléculas son perfectamente elástica, y en el que no no hay fuerzas atractivas intermoleculares. intermoleculares. Se puede visualizar como una colección de esferas perfect amente rígidas que chocan unas con otras pero sin interacción entre ellas. En tales gases toda la energía interna esta en forma de energía cinética y cualquier cambio en la energía interna va acompañado de un cambio en la temperatura. El gas ideal, pese a no representar un gas que realmente existe, es una herramienta para facilitar una gran cantidad de cálculos c álculos matemáticos. La ecuación general de los gases ideales , además, resulta de la combinación de otras dos leyes fundamentales para la química, que también toma el supuesto de que los gases cumplen con las características de los gases ideales. La Ley de Boyle – Mariotte relaciona el volumen y la presión de una cantidad de gas a temperatura constante, viendo que son inversamente proporcionales. La Ley de Charles – Gay Lussac relaciona el volumen y la t emperatura, viendo que son directamente proporcionales con presión constante. No es posible elaborar una lista concreta de gases ideales, pues como se dijo se trata de un único gas hipotético. Si se puede enumerar un conjunto de gases (entre ellos los gases nobles) cuyo tratamiento puede ser idéntico al de los gases ideales, porque las características son similares, siempre y cuando las condiciones de presión y temperatura sean las normales. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Nitrógeno Oxígeno Hidrógeno Dióxido de carbono Helio Neón Argón Kriptón Xenón Radón
La diferencia sustancial entre el gas ideal y el gas real es que este último no puede ser comprimido en forma indefinida, sino que su capacidad de compresión es relativa a los niveles de presión y temperatura.
Las tablas de propiedades proporcionan información muy exacta y precisa acer ca de éstas; sin embargo, resulta conveniente contar con algunas relaciones senc illas entre las propiedades que sean suficientemente generales y exactas. Cualquier ecuación que relacione relacione la presión, la temperatura y la densidad (o volumen específico) de una sustancia se llama llama ecuación de estado.
Se utiliza la ecuación de los gases ideales para calcular la densidad de un gas determinado o la masa molar de un gas desconocido.
Se usará la ecuación de los gases ideales para calcular la densidad de un gas. Sabemos que la ecuación de los gases ideales es la siguiente: PV=nRT,
P: es la presión del gas, V: es el volumen del gas, N: son las moles del gas, R: es la constante universal de los gases T: es la temperatura del gas. Si a esta ecuación se le manipula matemáticamente puede tomar la siguiente forma: P/RT=n/V Al término n/V se le conoce como densidad molar del gas, podemos ir más allá y multiplicar la última ecuación por el peso molecular de gas y la ecuación adquiere la siguiente forma P/RT M=n/V M y como sabemos el producto de las moles por el peso molecular nos da como resultado la masa generalmente expresada en g ramos de la sustancia, que en este c aso es un gas. Como sabemos la relación entre la masa y e l volumen de una sustancia es la densidad de la sustancia, entonces la ecuación para hallar la densidad de cualquier gas que se comporte idealmente es la siguiente: PM/RT=d, donde d es la densidad. Esta última ecuación es muy útil ya que si conocemos las c ondiciones de presión y temperatura de un gas conocido podemos hallar su densidad ya que el peso molecular se puede encontrar usando la tabla periódica y R es una constante. Otro tipo de problema que se puede plantear con esta ecuación es hallar el peso molecular de un gas desconocido si conocemos las condiciones de presión y temperatura y tenemos alguna manera experimental de hallar su densidad.
Conociendo la densidad de un gas, podemos determinar si un gas es más denso que el aire, o no. Este cálculo nos permite de prever si el gas se acumula en proximidad de la superficie o por el contrario, si es menos denso se acumulará en la parte superior. La menor densidad del He (Helio) respecto al aire, es la responsable de que un globo que contiene este gas, ascienda hasta encontrar un obstáculo o romperse.
P.V = n.R.T ¿Cómo se calcula la densidad de un gas?
Si quisiéramos calcular la densidad de un gas , es decir la masa de gas contenida en un determinado volumen, podemos calcularla con la fórmula mencionada anteriormente. Antes que nada, recordemos la fórmula general para calcular la densidad:
d=m/V d = densidad m = masa V = volumen Recordemos también que la cantidad de moles se c alcula de la siguiente manera:
n = m / MM n = número de moles m = masa MM = Masa (o peso) Molecular (también se puede e ncontrar escrito como PM o Pm) Si sustituimos con esta última fórmula la “n” en la ley de los gases ideales se obtiene: PV = (m/MM).R.T despejando oportunamente para obtener la densidad (m/V) se obtiene: MM. P= (m/V).R.T y luego (MM.P)/(R.T) = m/V, y como masa sobre volumen es la definición de densidad, obtenemos la fórmula para determinar la densidad de un gas .
Un lector atento habrá podido notar que se puede utilizar esta fórmula para el cálculo del peso molecular de un gas si se conoce su densidad.
