FISICO QUIMICA DENSIDAD.pptx

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  FÍSICO - QUÍMICA SemestreAcadémico III Docente Ing. Cifrido Zaravia Sánchez
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  Densidad – MasaMolar de Sustancias Se reacomoda la ecuación de un gas ideal se puede calcular la densidad de un gas. PV = nRT → P RT = n V n = m μ n V = P RT m μV = P RT → ρ = m V ρ = Pμ RT A diferencia de las moléculas de la materia condensada las moléculas gaseosas están separadas por distancias que son amplias en comparación con su tamaño. En consecuencia la densidad de los gases es muy bajo en condiciones atmosféricas. Por esta razón la densidad de los gases se expresa g/lt.
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  Casos de Estudio 1-.Calculé la densidad del CO2 en g/lt a 0.99 atm y 55 °C. ρ = Pμ RT = 0.99 atm (44 g/mol) 0.0821 L −atm K −mol (328 K) ρ = 1.62 g/lt y/o ρ = m V Suponiendo que se tiene 1 mol de CO2 la masa seria 44 g y el volumen del gas se puede obtener a partir de la ecuación de un gas ideal. V = nRT P = 1 mol (0.082 L −atm K −mol ) (328 K) 0.99 atm = 27.2 L ρ = m V = 44.0 g 27.2 lts ρ = 1.62 g/lt
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  Masa Molar deuna Sustancia Gaseosa Se sabe que la masa molar de una sustancia se encuentra examinada en su formula y al sumar las masas molares de los átomos que la componen. Sin embargo este procedimiento solo funciona si se conoce la formula real de la sustancia. En la práctica los ingenieros con frecuencia trabajan con sustancias de composición desconocida o parcialmente definida. Entonces si la sustancia desconocida es un gas, se puede encontrar su masa molar gracias a la ecuación de un gas ideal todo lo que se necesita es determinar el valor experimental de la densidad o datos de masa y volumen.
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  Modelos PV = nRT→ PV = m μ RT → μPV = mRT μ = mRT PV ρ = m V μ = ρRT P ↔ ρ = Pμ RT
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  Casos de Estudio 2.-Un ingeniero ha sintetizado un compuesto gaseoso amarillo verdoso de cloro y oxigeno y encuentra que su densidad es 7.71 g/L a 36 ⁰C y 2.88 atm. ¿Calculé la masa molar del compuesto y determine su formula molecular? ρ = m V = Pμ RT μ = ρRT P = 7.71 g/L (0.0821 L −atm K −mol ) (309 K) 2.88 atm μ = 67.9 g/mol
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  Otro Método Por otrolado se puede encontrar la masa molar Masa molar del compuesto = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜 moles del compuesto n = m μ → μ = m 𝑛 Sabemos que la densidad proporcionada se sabe que hay 7.71 g de gas en 1 litro. Entonces el número de moles del gas en este volumen se puede obtener de la ecuación del gas ideal PV = nRT n = PV RT = 2.88 𝑎𝑡𝑚 (1 𝐿) (0,0821 L −atm K −mol ) (309 K) n = 0.1135 mol μ = 7.71 𝑔 0.1130 mol μ = 67.9 𝑔/𝑚𝑜𝑙
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  Es posible determinarla formula molecular del compuesto mediante prueba y error utilizando solo los datos conocidos de las masas molares de Cloro (35.45 g) y Oxigeno (16 g). Cl O = 51.45 g/mol Es bajo en composición al hallado. (F) Cl2 O = 86.90 g/mol Es demasiado elevado (F) Cl O2 = 67.45 g/mol (V) verdadero
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  3.- El análisisde un compuesto gaseoso mostro que contiene 33% de Si y 67% de F en masa a 35°C, 0.21 lts del compuesto ejerce una presión de 1.70 atm. Si la masa de 0.21lts del gas fue 2.38 g. • Calcule la forma molecular del compuesto Se puede dividir en dos partes: 1. Se pide la formula empírica del compuesto a partir del % de masa de Si y F 2. La información proporcionada permite realizar el calculo de la masa molar del compuesto y por lo tanto determinar su forma molecular
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  SOLUCION: Para calcular laformula empírica suponiendo que se tienen 100 g de compuesto, así los porcentajes se convierten en gramos, entonces el numero de moles de Si y F esta dado: nSi=33.0 g Si 𝑥 1 mol de Si 28.09g de Si = 1.17 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆𝑖 nF=67.0 g F 𝑥 1 mol de 𝐹 19.0g de 𝐹 = 3.53 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐹 Entonces la formula empírica es 𝑆𝑖1.17 𝑦 𝐹3.53 al dividir entre el sub índice mas pequeño se tiene 𝑆𝑖𝐹3 Para calcular la masa molar del compuesto en primer lugar es necesario calcular el numero de moles contenidos 2.38 g de compuesto en base en la ecuación del gas ideal PV=nRT n= 𝑃𝑉 𝑅𝑇 = (1.70 𝑎𝑡𝑚)(0.21𝐿) (0.0821 L−atm K−mol )(308 𝑘) = 0.0141 𝑚𝑜𝑙
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  Devido a quehay 2.38 g del compuesto en 0.0141 moles la masa de un mol o la masa molar esta dado: Masa molar del compuesto = m→del compuesto n→𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜 = 2.38g 0.0141mol = 169 g mol Entonces la masa molar o peso molar de la formula empírica es: 𝑆𝑖𝐹3=85.09 g mol Recordando en química que la proporción masa molar/masa molar empírica siempre es un numero entero. 169 85.09 = 1.98 = 2 Entonces la formula molecular del compuesto debe ser: (𝑆𝑖𝐹3)2−→ 𝑆𝑖2𝐹6
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  ESTEQUIMETRIA DE LOSGASES En química se estudio las relaciones entre cantidades (moles) y masas (gr) (relativos y productivos) para resolver problemas de estequiometria. También pueden emplearse cantidades (moles) y volumen (v), para resolver problemas de este tipo (aplicando leyes de los gases) Cantidad de reactivo (g o v) Moles de reactivo Moles de producto Cantidad de producto (g o v)
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  CASOS DE ESTUDIO 1.-Calculeel volumen de O2 (litros) requerido para la combustión completa de 7.64 g de acetileno a la misma temperatura y presión. Se observa que la T y P del oxigeno y acetileno es la misma ¿Qué ley de los gases se necesita para relacionar mol y volumen? la ley de Avogadro dice que la misma T y P el numero de moles es directamente proporcional a su volumen Vn 2𝐶2𝐻2(𝑔) + 5𝑂2(𝑔) −→ 4𝐶𝑂2 𝑔 + 2𝐻2𝑂(𝑙) Entonces 5 mol de 𝑂2 que relaciona con 7.64 l de 𝐶2𝐻2 esta dado por: v𝑂2=7.64l de 𝐶2𝐻2 ∗ 5𝐿𝑂2 2𝐿𝐶2𝐻2 v𝑂2=19.1 L
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  2.- La asidade sodio se usa en bolsas de aire en algunos automóviles. El impacto de una colisión desencadena la descomposición de la asida de la siguiente manera: 2𝑁𝑎𝑁3(𝑠) −→ 2𝑁𝑎 𝑠 + 2𝑁2(𝑔) El 𝑁2gaseoso producido infla rápidamente la bolsa que se encuentra entre el conductor y el parabrisas. ¿Calcule el v de 𝑁2 generado a 80°C y 823 mmHg por la descomposición de 60 g de asida? Vemos la relación 2 moles de 𝑁𝑎𝑁3 o  debido a que nos da la masa de 𝑁𝑎𝑁3 es posible calcular el numero de moles de 𝑁𝑎𝑁3 y por lo tanto el numero de moles de 𝑁2 producidos se puede calcula el v de 𝑁2 mediante la ecuación del gas ideal. Primero se calcula el n del 𝑁2 producido por 60g de asida mediante la secuencia g de asida  n de asida  moles de nitrógeno Moles de 𝑁2=60 g de 𝑁𝑎𝑁3x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒𝑁𝑎𝑁3 60 𝑔 𝑑𝑒𝑁𝑎𝑁3 𝑥 3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑁2 2 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑁𝑎𝑁3 𝑛𝑁2 =1.38 moles 𝑁2 PV=nRT V= 𝑛𝑅𝑇 𝑃 = (1.38 𝑚𝑜𝑙)(0.0821 L−atm K−mol )(353𝐾) 1.082895 𝑎𝑡𝑚 = 𝟑𝟔. 𝟗L