70
CAPÍTULO 5 MEDICIÓN
DE GASES
Observe que en este problema se usaron temperaturas absolutas, como requieren los problemas con las leyes de los gases. La diferencia entre tal problema y otros es que la escala es Fahrenheit y no Kelvin.
5.10. Un recipiente contiene 6.00 g de CO2 a 150°C y 100 kPa de presión. ¿Cuántos gramos de CO2 contendrá a 30°C y a la misma presión? Con la ley de Charles se organiza la información y se obtiene la solución. Sin embargo, se debe suponer que el CO2 se comporta en forma consistente en función del cambio de la cantidad de moléculas (cambio de masa). Entonces se puede definir que el volumen del recipiente es V1 y el volumen de 6.00 g de CO2 es V2. Con ciertos despejes:
V2 V1 = T1 T2
V1 T2 = V2 T1
o bien
o bien
V2 T2 = V1 T1
V2 / V1 = (30 + 273)/ (150 + 273) = 0.716
Como 6.00 g de CO2 ocupan 0.716 V1, para llenar el recipiente (V1) se necesitarán 6.00 g/0.716 = 8.38 g de CO2
DENSIDAD DE UN GAS 5.11. La densidad del helio es 0.1786 kg/m3 en condiciones normales (TPN). Si determinada masa de helio en condiciones normales se deja expandir a 1.500 veces el volumen inicial, cambiando la temperatura y la presión, ¿cuál será la densidad resultante? La densidad de un gas varía en función inversa al volumen. Densidad resultante = (0.1786 kg/m3 )
1 1.500
= 0.1191 kg/m3
Observe que se pudo haber planteado el problema en términos de litros porque 1 kg/m3 = 1 g/L.
5.12. La densidad del oxígeno es 1.43 g/L en condiciones normales. ¿Cuál es la densidad del oxígeno a 17°C y 700 torr? Con la ley combinada de los gases se observa que la densidad de un gas ideal varía en proporción inversa a la temperatura absoluta y en función directa con la presión. D2 = D1
T1 T2
P2 P1
= (1.43 g/L)
273 K 290 K
700 torr 760 torr
= 1.24 g/L
PRESIÓN PARCIAL 5.13. Una mezcla de gases a 760 torr contiene en volumen 65.0% de nitrógeno, 15.0% de oxígeno y 20.0% de dióxido de carbono. ¿Cuál es la presión de cada gas, en torr? La ley de Dalton, de las presiones parciales, establece que la presión total es igual a la suma de las presiones de los gases componentes de una mezcla. Por consiguiente, si la presión total es 760 torr, entonces la presión del nitrógeno sería 65.0% de 760 torr. Este método se aplica a la presión de cada uno de los gases. Para el nitrógeno:
760 torr × 0.650 = 494 torr, debido al N2
Para el oxígeno:
760 torr × 0.150 = 114 torr, debido al O2
Para el dióxido de carbono: 760 torr × 0.200 = 152 torr, debido al CO2 Observe que la suma de las presiones (494 + 114 + 152) es 760, y es una comprobación del trabajo.
5.14. En una mezcla gaseosa a 20°C, las presiones parciales de sus componentes son: hidrógeno = 200 torr; dióxido de carbono = 150 torr; metano = 320 torr, y etileno = 105 torr. ¿Cuál es a) la presión total de la mezcla, y b) el porcentaje de hidrógeno en volumen?