La evaporacion y la presion de vapor en estado de equilibrio

EL ESTADO LIQUIDO

Es un hecho bien conocido que cuando el agua y muchos otro liquidos se dejan por un tiempo indefinido en un recipiente destapado, gradualmente se evaporan. Esto significa que entre las moleculas que hay en el liquido existen algunas que han logrado adquirir una cantidad de energia suficientemente grande que les permite escapar a la accion de las fuerzas de atraccion que ejercen sobre ellas las moleculas vecinas. Podemos imaginar esto como si una molecula cerca de la superficie es expulsada de la masa liquida a consecuencia de una colision con otra molecula que viaja a gran velocidad : 

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Comportamiento de los gases en condiciones normales

Ley de Boyle 

Esta ley nos dice: El producto de la presion y el volumen de una masa determinada de gas es una constante, siempre y cuando la temperatura del gas se mantenga constante. Expresada en terminos matematicos:

PV = k  ; T=constante

Ley de Charles

El aire y todos los demas gases sufren grandes cambios de volumen cuando se calientan a presion constante. Charles y Gay-Lussac hicieron estudios que dieron lugar a esta ley que nos dice: A presion constante el volumen de una masa fija de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta, expresado matematicamente: 

V = kT  ; P = constante 

Donde: k = Vo/273.

Ley de Dalton de las presiones parciales 

Uno de los principales intereses de Dalton eran el clima y la naturaleza de la atmosfera, hizo un estudio sobre las variaciones de la presion del vapor de agua en la atmosfera que lo llevo a descubrir una ley empirica muy sencilla acerca de la presion total de una mezcla gaseosa: encontro que el punto de saturacion de vapor de agua del aire depende exclusivamente de la temperatura. Despues de estudiar otros gases mas, concluyo que: la presion total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones que ejerceria cada gas individualmente. Es asi que la ley de Dalton nos dice: La presion total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de sus componentes: 

Pt = P1 + P2 + P3+.....Pn

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La ley periodica

El descubrimiento de la periocidad

Durante los primeros 25 años del siglo XIX se fueron descubriendo 20 nuevos elementos. A medida que el numero de elementos aumentaba, se hicieron mas evidentes las semejanzas fisicoquimicas entre algunos de ellos. Varios quimicos trataron de clasificar los elementos por diferentes caracteristicas, pero fueron Dimitri Mendeliev y Julius Meyer quienes descubrieron que los elementos podian sistematizarse en base de su peso atomico, descubriendo que cuando se ordenan segun este peso, las propiedades fisicoquimicas se repiten en forma regular o periodica. Mendeliev no ordeno al azar los elementos segun el peso atomico, se guio por el principio de que solo los elementos con propiedades fisicas y quimicas semejantes podian ser miembros de un mismo grupo, de esta manera fue clasificando los elementos y dejando espacios vacios con la seguridad de que faltaban elementos semejantes por ser descubiertos aun.
La precision de las prediccione de Mendeliev llamo la atencion y de esta manera la clasificacion periodica de los elementos quedo bien establecida. Meyer , quien descubrio independientemente la ley periodica, demostro la periocidad con mas claridad trazando una grafica del volumen atomico de los elementos en funcion de sus pesos atomicos:

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Temperatura y presion normales

Las condiciones internacionalmente aceptadas son las siguientes:

- La temperatura normal es de 0 grados Celsius, que es la temperatura de equilibrio del hielo fundente.
Esta temperatura es la aceptada para informar sobre las propiedades de los gases.
- No es posible establecer una "presion atmosferica normal", se ha elegido en cambio una presion arbitraria cercana a la presion media a nivel del mar. Por acuerdo internacional, la presion normal se define como la presion que mantiene a una columna de mercurio puro de 760mm de altura, medida a 0 grados centigrados. Esta presion frecuentemente es de 1 atmosfera. (1 atm)

Las condiciones de 0 grados Centigrados y 760mmHg de presion se denominan CONDICIONES NORMALES DE PRESION Y TEMPERATURA, y se abrevia generalmente como TPN.

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Mediciones con gases

Medicion de la presion del gas

Un gas ejerce la misma presion sobre todas las paredes del recipente que lo contiene. El "empujon" por unidad de superficie se denomina presion. La presion esta definida como la fuerza por unidad de superficie. Para la medicion de presion de gases, existen varios aparatos, entre ellos el manometro de extremo cerrado, manometro de extremo abierto y el barometro. El tubo en U mostrado en la figura se denomina manometro y mide diferencias de presion ejercida sobre las superficies de sus dos ramas, la diferencia con el de extremo cerrado radica en que se ha eliminado todo el gas por encima de la superficie de mercurio excepto por una cantidad despreciable de vapor de mercurio, por lo tanto en este caso la presion es equilibrada por la ferza por unidad de superficie debida al peso de la columna de mercurio, la presion del gas es igual a 105 mmHg. En el caso del manometro con extremo abierto, lo que actua sobre ese extremo es la presion atmosferica y por tanto, la presion debida al gas en la pipeta mas la presion ejercida por la columna de mercurio es igual a la presion atmosferica,.

TEMPERATURA Y SU MEDICION

La temperatura nos informa de algo relacionado con nuestra sensacion de bienestar, porque la temperatura es un numero que indica en que sentido va a fluir la energia termica o el calor.
Si la temperatura del ambiente es bastante menor que la de nuestro cuerpo pasara energia de nuestro cuerpo al medio ambiente, si nuestro cuerpo no puede reemplazar esta energia con bastante rapidez, entonces sentiremos frio. De igual manera, si nuestro cuerpo es el que absobe esta energia (calor) proveniente del ambiente, a una velocidad mayor con la cual esa energia puede ser eliminada, se siente calor. Por tanto, experimentalmente, la temperatura es un numero que nos indica en que direccion fluira la energia termica (o calor) entre dos cuerpos. 
Para medir la temperatra de un gas colocamos un termometro sumergido en el gas. Sabemos que si el termometro esta mas frio que el gas, pasara energia del gas al termometro y si el gas esta mas caliente que el gas pasara energia del termometro al gas hasta alcanzar el equilibrio termico, momento en el cual el gas y el termometro se encuentran a la misma temperatura. En ese momento leemos en el termometro la temperatura del gas.

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Conservacion de la masa

CONSERVACION DE LA MASA 

Una reaccion quimica correctamente escrita debe conservar el mismo numero de atomos, es decir que el numero de atomos de cada clase no debe modificarse como consecuencia de la reaccion.
La materia no puede ser creada ni destruida. Como es frecuente medir la cantidad de materia mediante su masa, decimos que la masa se conserva. Asi, una ecuacion quimica est a equilibrada cuando se conserva el numero de atomos de cada clase y en consecuencia se conserva la masa.

Como establecer una reaccion equilibrada?

Para equilibrar correctamente una ecuacion tenemos que tomar en cuenta tres pasos:
- Definir cuales son los reactivos consumidos y cuales los productos que se forman.
- Conocer la formula correcta de cada reactivo y productos de reaccion.
- Cumplir con la ley de la conservacion de los atomos.

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Elementos y compuestos

ELEMENTOS Y COMPUESTOS

Como ejemplo veamos la siguiente reaccion entre el cloro gaseoso y el hidrogeno:

H-H + Cl-Cl =  2HCl

En esta reaccion observamos perfectamente dos clases de moleculas formadas por atomos identicos. Si una sustancia esta formada por una sola clase de atomos se denomina elemento. En cambio, el cloruro de hidrogeno HCl contiene un atomo de idrogeno y uno de cloro y por lo tanto cada molecula de cloruro de hidrogeno contiene mas de una clase de atomos quimicamente combinados. Cuando una sustancia contiene mas de una clase de atomos, se denomina compuesto. 

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Gases

Propiedades de los gases 

Si todas las particulas que forman los gases fueran iguales, todos los gases tendrian las mismas propiedades. Pero la experiencia nos ensena que esto no es asi, los gases tienen propiedades marcademente diferentes. Las particulas que forman los gases se llaman moleculas.

 Que sucede al mezclar gases? 

Al agregar a un volumen dado un mayor numero de moleculas, la presion debida al gas aumenta. Asi, si el volumen ocupado por una cierta cantidad de gas se disminuye a la mitad, manteniendo constante la temperatura, la presion se duplica. Entonces si se aumenta la cantidad de gas mediante otro gas, a volumen constante, aumenta el numero de particulas por unidad de volumen y por lo tanto aumenta la presion.

La hipotesis de Avogrado 

Esta hipotesis puede expresarse asi: volumenes iguales de diversos gases medidos en las mismas condiciones de presion y temperatura, contienen el mismo numero de moleculas.
La cantidad de una sustancia cuya masa en gramos es la misma al peso molecular recibe el nombre de MOL. La hipotesis de Avogrado sostiene que 1 mol de Oxigeno,es decir, 32 gramos de oxigeno contiene 6.2x10E23 moleculas de oxigeno, y este numero es conocido con el nombre de numero de Avogrado. Un mol de cualquier cosa siempre tiene 6.02x10E23 moleculas. 

El volumen molar

El volumen de un gas depende de la presion que soporta, por lo tanto para determinar el volumen ocupado por un mol de gas debemos indicar la presion.
Usaremos la presion media del aire a nivel del mar, es decir, 1atmosfera. Tambien debemos definir la temperatura, la definiremos como la temperatura a la que el hielo funde a la presion de 1 atmosfera. Esta temperatura es 0 grados Centigrados. En estas condiciones 1 mol de oxigeno (32 gramos) ocupa un volumen de 22.4 litros.

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