M12S4 Proyecto integrador

Experimentando con las leyes de los gases

Reporte de práctica de la Ley de Avogadro

Roxana Martínez Mirafuentes

Módulo 12

Generación 6

Introducción

Las leyes de los gases surgen de relaciones empíricas que se observaron durante la experimentación con fluidos; estas relacionan las variables de presión, temperatura, volumen y moles. Estos estudios comenzaron a realizarse a finales del siglo XVII, ya que se observó que independientemente de la naturaleza del gas, estos reaccionan ante diversos cambios que implican las variables antes mencionadas.

Dentro de todas estas leyes quiero destacar  la ley de Avogadro, en 1808, Gay- Lussac público que los gases reaccionan entre sí combinándose y obteniéndose  volúmenes en proporción a números enteros pequeños. La explicación que se propuso era que volúmenes iguales de gases a la misma temperatura y presión contienen números  iguales de átomos. La  relación entre la cantidad de un gas y su volumen se deduce de los trabajos de Josep Louis Gay Lussac (1778 – 1823) y Amadeo Avogadro (1776- 1856). El trabajo del científico italiano Amadeo Avogadro complemento los estudios de boyle, Charles y Gay Lussac. En 1811 Amadeo Avogadro publico una hipótesis en donde estableció  que a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de diferentes gases contienen el mismo número de moléculas (o átomos si el gas es de monoatómico). De ahí que el volumen de cualquier gas debe ser proporcional al número de moles de moléculas presentes.

La hipótesis de Avogadro puede enunciarse de dos maneras:

Volúmenes iguales de gases distintos, comparados en la misma condiciones de temperatura y presión, contiene el mismo número de moléculas. Números iguales de moléculas de gases distintos, comparados en las mismas condiciones de temperatura y presión, ocupan volúmenes iguales.

De esta hipótesis se deduce otra relación, conocida como ley de Avogadro que dice:

El volumen de un gas mantenido a temperatura y presión constantes es directamente proporcional al número de moles de gas. Matemáticamente, la ley de Avogadro se puede expresar de la siguiente manera:

V = constante x n

Así, un aumento al doble del número de moles de gas hará que el volumen se duplique, si T y P permanecen constantes. Por lo tanto cuando dos gases reaccionan entre sí, los volúmenes que reaccionan de cada uno de los gases tienen una relación sencilla entre sí. Si el producto es un gas, su volumen se relaciona con el volumen de los reactivos mediante una relación sencilla (un hecho demostrado antes por Gay-Lussac). La presión de un gas se origina por el choque de sus moléculas, cuanto más moléculas choquen, mayor será la presión.

Leyes de los gases: los gases reaccionan más rápida y drásticamente a los cambios del entorno. Lo que se persigue es comprobar, con una práctica dicha ley.

Teoría

Según Avogadro, en una reacción química una molécula de reactivo debe reaccionar con una o varias moléculas de otro reactivo, dando lugar a una o varias moléculas del producto, pero una molécula no puede reaccionar con un número no entero de moléculas, ya que la unidad mínima de un reactivo es la molécula. Debe existir, por tanto, una relación de números enteros sencillos entre las moléculas de los reactivos, y entre estas moléculas y las del producto.

Según la Ley de los volúmenes de combinación esta misma relación es la que ocurre entre los volúmenes de los gases en una reacción química. Por ello, debe de existir una relación directa entre estos volúmenes de gases y el número de moléculas que contienen.

La ley de Avogadro dice que:

Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas.

También el enunciado inverso es cierto: "Un determinado número de moléculas de dos gases diferentes ocupan el mismo volumen en idénticas condiciones de presión y temperatura".

Esta ley suele enunciarse actualmente también como: "Un mol de diferentes sustancias contiene el mismo número de moléculas".

El valor de este número, llamado número de Avogadro es aproximadamente 6,022 × 1023 y es también el número de átomos que contiene un mol de un elemento.

Recuerden que este número corresponde al llamado número de Avogadro y estenos conduce a una ley llamada, precisamente, ley de Avogadro. El enunciado de la ley dice que:

El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad del mismo.

Esto significa que:

Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen del mismo.

Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo.

Esto tan simple, podemos expresarlo en términos matemáticos con la siguiente  formula:

V / n = K

Que se traduce en que si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conforman obtendremos un valor constante.

 Tan simple como: más gas, mayor volumen.

Esto debido a que si ponemos más moles (cantidad de moléculas) de un gas en un recipiente tendremos, obviamente, más gas (más volumen), así de simple.

Esto se expresa en la ecuación:  

  =

Resultados

En el procedimiento anterior se comprobó la Ley de Avogadro, ya que la ley relaciona el volumen y la cantidad de gas a presión y temperaturas constantes.

Cuando el globo esta fuera  la presión atmosférica  ejerce una fuerza que hace que se desinfle, cuando el globo está dentro de la botella y la sellamos con plastilina el globo no se desinfla porque no hay manera de que el aire entre en la botella y ejerza la presión atmosférica.

Avogadro descubrió:

A presión y temperaturas constantes, la misma cantidad de gas tiene el mismo volumen independientemente del elemento químico que lo forme.

El volumen (V) es directamente proporcional a la cantidad  de partículas de gas (n).

Por lo tanto:

 

Ejemplificando el ejercicio anterior y desarrollando la formula de  Avogadro.

Si 0.5 moles de un gas que ocupan 2 litros. Calcula cual será el nuevo volumen si se añade 1 mol de gas a presión temperaturas constantes.

Formula  

 

Datos

V₁  = 2 litros

n₁ =  0.5 moles

n₂ = 0.5 + 1 = 1.5 moles

V₂ =?

 Despejamos y sustituimos la formula

v₂ = V₁  n₂   n₁                  2  1.5  0.5 = 6

Volumen = 6 litros

Conclusiones

Mediante un  sencillo experimento que se ha realizado con los materiales indicados y tras la práctica, donde se pudo comprobar la Ley de Avogadro  y una de las Leyes de los gases.

 Esto significa que:

Si aumentamos la cantidad de gas, aumentara el volumen del mismo.

Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo.

Cuando el globo está fuera de la botella, la presión atmosférica ejerce una fuerza que hace que se desinfle. Cuando el globo está dentro y la sellamos con plastilina el globo no se desinfla, ya que no hay manera que el aire entre en la botella y ejerza la presión atmosférica.

El globo obedece a una de las leyes de los gases, la Ley de Avogadro  que dice, que el volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas, si aumentamos la cantidad de gas, aumentamos el volumen, si disminuimos la cantidad de gas el volumen disminuye.

Al realizar el experimento y lo que plantea la Ley de Avogadro, se llega a esta conclusión y comprobación de dicha Ley.