GASES

INTRODUCCIÓN:

En este blog se hablara sobre la ley de Boyle Y de Charles, sus conceptos, aplicación y ejercicios con los cuales podemos realizar un proceso correcto a la hora de hallar la relación entre la presión y el volumen de un gas o relación entre la temperatura y el volumen de un gas.

OBJETIVOS:

• Profundizar en los conceptos de temperatura, presión, volumen y cantidad de un gas.
• Reconocer las leyes de boyle y charles  y su aplicación.
• Identificar la ecuación correcta al resolver un ejercicio  dependiendo los datos dados.

CONCEPTOS

TEMPERATURA: Es una medida de la energía cinética media de los átomos y moléculas que constituyen un sistema. Dado que la energía cinética depende de la velocidad, podemos decir que la temperatura está relacionada con las velocidades medias de las moléculas del gas.

Hay varias escalas para medir la temperatura; las más conocidas y utilizadas son las escalas Celsius (ºC), Kelvin (K) y Fahrenheit (ºF). 

PRESIÓN:  Relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica:

P=FS

Otra unidad muy utilizada para medir la presión, aunque no pertenece al Sistema Internacional, es el milímetro de mercurio (mm Hg) que representa una presión equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 mm de altura.  

La presión de un gas está relacionada con el número de choques por unidad de tiempo de las moléculas del gas contra las paredes del recipiente. Cuando la presión aumenta quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo es mayor.

VOLUMEN: Es el espacio que ocupa un sistema.Los gases ocupan todo el volumen disponible del recipiente en el que se encuentran. Decir que el volumen de un recipiente que contiene un gas ha cambiado es equivalente a decir que ha cambiado el volumen del gas.

Hay muchas unidades para medir el volumen. En este trabajo usaremos el litro (L) y el mililitro (mL)

Su equivalencia es:

1L = 1000 mL

Como 1 L es equivalente a 1 dm3, es decir a 1000 cm3, tenemos que el mL y el cm3 son unidades equivalentes.

CANTIDAD DE GAS: La cantidad de gas está relacionada con el número total de moléculas que se encuentran en un recipiente. La unidad que utilizamos para medir la cantidad de gas es el mol.

Un mol es una cantidad igual al llamado número de Avogadro:

1 mol de moléculas= 6,022·1023 moléculas

1 mol de átomos= 6,022·1023 átomos

¡¡¡ 602.200.000.000.000.000.000.000 !!!

La masa molar de una sustancia pura es la masa que corresponde a 1 mol de dicha sustancia:

masamolar=masaengramoscantidaddemoles

LEYES:

LEY DE BOYLE: 
Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante.

Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

El volumen es inversamente proporcional a la presión:

• Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
• Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.

Como hemos visto, la expresión matemática de esta ley es:  P⋅V=k

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

P1⋅V1=P2⋅V2NJP1⋅V1=P2⋅V2

que es otra manera de expresar la ley de Boyle.

Como se demuestra en la imagen la ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

 El volumen es inversamente proporcional a la presión: Si la presión aumenta, el volumen disminuye. Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

EJEMPLO:

LEY DE CHARLES:

Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que aún no existía la escala absoluta de temperatura.

En el laboratorio podemos evidenciar la ley de charles ya que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

EJEMPLO:

EJERCICIOS EDUCAPLUS LEY DE BOYLE Y CHARLES:

WEBGRAFIA: 

http://teocinemate.blogspot.com/2011/12/leyde-boyle-robertboyleinvestigo-el.html

https://sites.google.com/site/proyectocabaga/3o-e-s-o-1/leyes-de-los-gases/ley-de-boyle


http://teocinemate.blogspot.com/2011/12/leyde-boyle-robertboyleinvestigo-el.html

REACCIONES Y ECUACIONES QUÍMICAS

INTRODUCCIÓN:

En este blog se hablara sobre las reacciones y ecuaciones químicas, sus conceptos, tipos y métodos con los cuales podemos realizar un proceso correcto a la hora de un balanceo o solución teniendo en cuenta la clasificación de sus componentes químicos.

OBJETIVOS:

• Reconocer las reacciones y ecuaciones químicas a la hora de realizar un balanceo.
• Identificar los tipos de reacciones y métodos para resolverlas dependiendo de sus componentes.

REACCIONES QUÍMICAS

Una reacción química, también llamada cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual dos o más sustancias llamadas reactantes o reactivos, que se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. 

Los reactantes pueden ser elementos o compuestos. 

Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en óxido de magnesio, como un ejemplo de reacción inducida. A la representación simbólica de cada una de las reacciones se le denomina ecuación química. Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se obtiene la reacción química.

Delante de cada fórmula se pone el número de unidades del elemento o del compuesto que intervienen en la reacción (excepto si ese número es 1) de manera que una vez completada, para cada elemento debe haber el mismo número de átomos en ambos términos. Por ejemplo, para indicar que cuando el carbono (C) se quema en presencia del oxígeno del aire (O2) se forma dióxido de carbono (CO2), se escribiría:

C + O2 → CO2

Si queremos escribir la reacción entre el hidrógeno (H2) y el oxígeno (O2) para formar agua (H2O), pondremos:

2 H2 + O2 → 2 H2O

 Y si queremos describir que la piedra caliza (carbonato de calcio: CaCO3) se descompone por el calor dando cal viva (óxido de calcio: CaO) y dióxido de carbono (CO2), tendríamos:

CaCO3 → CaO + CO2

TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS:

En química de pueden clasificar la reacciones en 7 tipos que son:

1.DE COMBINACIÓN O SÍNTESIS: Se caracterizan porque los reactivos se unen para formar productos de reacción más complejos desde el punto de vista químico. La formación de un compuesto a partir de sus elementos correspondientes es el tipo de reacción de síntesis más sencilla.

A  + B —– > AB

Ejemplo:

• Fe + S —– > FeS
• 2H2 + O2 —– > 2H2O
• H2O + CO2—– >  H2CO3
• 2 H2 + O2 → 2 H2O
• N2 + 3 H2 → 2 NH3

2. DE DESCOMPOSICIÓN: Al contrario que en las reacciones de síntesis, los productos son en este caso sustancias más sencillas que los reactivos.

AB —– > A + B

Ejemplo:

• 2H2O  2 H2 + O2
• 2H2O2  2H2O + O2
• 2 HgO → 2 Hg + O2

3. DE SUSTITUCIÓN O DESPLAZAMIENTO: Tienen lugar cuando siendo uno de los reactivos una sustancia simple o elemento, actúa sobre un compuesto desplazando a uno de sus elementos y ocupando el lugar de éste en la correspondiente molécula. Así las reacciones de ataque de los metales por los ácidos llevan consigo la sustitución del hidrógeno del ácido por el metal correspondiente.

AB + C —– > A + CB

Ejemplo:

• Zn + 2 HCl → H2 + ZnCl2
• 2Na + 2H2O —– > 2NaOH + H2 (el sodio desplaza al hidrógeno del agua H-OH)
• Au + HCl  —– > no reacciona (el oro no consigue desplazar al hidrógeno)

4. DE INTERCAMBIO O DE DOBLE DESPLAZAMIENTO: Se producen entre dos compuestos y equivalen a un intercambio o sustitución mutua de elementos que da lugar a dos nuevas sustancias químicamente análogas a las primeras.

AB + CD —– > AD + CB

Ejemplo:

• FeCl3 + 3 NH4OH → Fe(OH)3 + 3 NH4Cl
• NaCl + LiNO3 —– > NaN

5. ÁCIDO-BASE: Cuando reacciona un ácido con una base para formar agua más un compuesto iónico llamado sal.

“ácido+base=sal+agua”.

Ejemplo:

• HCl + NaOH → NaCl + H2O
• Ca(OH)2 (ac) + HCl(ac) → CaCl2 (ac) + 2 H2O (l)
• Como uno de los productos es agua (H2O), la reacción ocurre.

7. OXIDACIÓN-REDUCCIÓN (REDOX): Se estudiarán más adelante. Son reacciones en las que se intercambian electrones, por lo que cambian los estados de oxidación de algunos elementos.

Ejemplo:

Reacción de un metal con un ácido

• 2 KI + 2 FeCl3 → 2 FeCl2 + I2 + 2 KCl
• Zn (s) + 2 HCl (ac) → ZnCl2 (ac) + H2 (g)

ECUACIÓN QUÍMICA

Una ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra como las sustancias que reaccionan (llamadas reactivos ) y las sustancias que se originan (llamadas productos). La ecuación química ayuda a visualizar los reactivos que son los que tendrán una reacción química y los productos, que son las sustancias que se obtienen  de este proceso. Además se pueden ubicar los símbolos químicos de cada uno de los elementos o compuestos que estén dentro de la ecuación y poder balancearlos con mayor facilidad.

Por ejemplo el hidrógeno (H₂) puede reaccionar con oxígeno (O₂) para dar agua (H₂O). La ecuación química para esta reacción se escribe:

• 

El símbolo + se lee como «reacciona con», mientras que el símbolo → se lee como «produce». Para ajustar la ecuación, ponemos los coeficientes estequiométricos:

• 

La ecuación está ajustada y puede ser interpretada como 2 mol de moléculas de hidrógeno reaccionan con 1 mol de moléculas de oxígeno, produciendo 2 mol de moléculas de agua.

Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha de reacción (→) representan las sustancias reaccionantes o reactantes; a la derecha de la flecha de reacción están las fórmulas químicas de las sustancias producidas, denominadas productos.

Los números adelante de las fórmulas son llamados coeficientes estequiométricos. Estos son para que la ecuación química esté balanceada, es decir, que el número de átomos de cada elemento de las sustancias reaccionantes y de los productos de la reacción sea el mismo. Los coeficientes deben ser enteros positivos, y el uno se omite. En las únicas reacciones que esto no se produce es en las reacciones nucleares.

COMO ESCRIBIR UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

• Los pasos seguidos para escribir una ecuación química son:
•  Los reactivos y productos de la reacción son identificados y anotados.
• La fórmula o símbolos de los reactivos se escriben en el lado izquierdo con un signo ‘+’ entre ellos.
•  La fórmula o símbolos de los productos se escriben en el lado derecho con un signo ‘+’ entre ellos.
•  Los dos lados (reactivos y productos) se separan por una flecha (→) apuntando hacia los productos.
• Para una reacción reversible, una doble flecha () se utiliza en lugar de una flecha.
• El número de átomos de cada elemento se cuenta en ambos lados. Si son iguales, entonces se denomina una ecuación química balanceada. Si no son iguales, el equilibrio de la ecuación se realiza ajustando los coeficientes antes de los símbolos y la fórmula de los reactivos y productos según la ley de la conservación de la masa.
• En términos cualitativos, una ecuación química transmite los nombres de los diversos reactivos y los productos.
• En términos cuantitativos, representa el número relativo de átomos y moléculas que participan en la reacción, el número relativo de moles de los reactivos y productos, las masas relativas de los reactivos y productos y los volúmenes relativos de reactivos y productos gaseosos.

          EJEMPLO:

• Comencemos simplemente escribiendo una ecuación química en términos de las fórmulas de las sustancias, recordando que tanto el hidrógeno elemental como el cloro son diatómicos:

             H2 + Cl2 → HCl

• Hay dos átomos de hidrógeno y dos átomos de cloro en los reactivos y uno de cada átomo en el producto. Podemos fijar esto incluyendo el coeficiente 2 en el lado del producto:

          H2 + Cl2 → 2HCl

• Ahora hay dos átomos de hidrógeno y dos átomos de cloro en ambos lados de la ecuación química, por lo que es equilibrado.

CONCLUSIONES:

• Una reacción química es un proceso el cual dos se transforman, cambiando su estructura molecular y así convirtiéndose  en otras sustancias llamadas productos, cuando hacemos un balanceo se debe tener en cuenta con que tipo de reacción tratamos y así  hacer un procedimiento correcto. 
• Una ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química que nos muestra como las sustancias que reaccionan así creando otras llamadas productos.

WEBGRAFIA:

• https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/tipos-de-reacciones-quimicas
• http://www.iered.org/archivos/Proyecto_coKREA/REAfinales2014/ReaccionesQuimicas_MagalyHenao/clases_de_reacciones_qumicas.html
• https://www.lifeder.com/partes-de-ecuacion-quimica/
• https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

AUTOR: DIANA KATHERYN ALFARO SANCHEZ