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5.3: Aplicaciones de la Ley de los Gases Ideales: Masa Molar, Densidad y Volumen
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Applications of the Ideal Gas Law: Molar Mass, Density, and Volume
 
TRANSCRIPCIÓN

5.3: Aplicaciones de la Ley de los Gases Ideales: Masa Molar, Densidad y Volumen

El volumen ocupado por un mol de una sustancia es su volumen molar. La ley de los gases ideales, PV = nRT,  sugiere que el volumen de una cantidad dada de un gas y el número de moles en un volumen dado de un gas varían con los cambios en la presión y temperatura. A temperatura y presión estándar, o TPS (273,15 K y 1 atm), un mol de un gas ideal (independientemente de su identidad) tiene un volumen de aproximadamente 22,4 L, lo que se denomina volumen molar estándar.

Por ejemplo, un mol de hidrógeno, oxígeno, argón o dióxido de carbono ocupa 22,4 litros en TPS. Esto implica que 0,5 moles de cualquier gas en TPS ocupa un volumen de 11,2 L, y de manera similar, 2 moles de cualquier gas en TPS ocupa un volumen de 44,8 L.

La ley de los gases ideales es universal, relacionando la presión, el volumen, el número de moles y la temperatura de un gas independientemente de la identidad química del gas:

Eq1

La densidad d de un gas, por otra parte, está determinada por su identidad. La densidad es la proporción de masa sobre volumen. La reorganización de la ecuación del gas ideal para aislar V y la sustitución en la ecuación de densidad produce:

Eq2

La relación m/n, es decir, masa sobre moles, es la definición de masa molar, M:

Eq3

La ecuación de densidad se puede escribir como

Eq4

Esta ecuación nos dice que la densidad del gas es directamente proporcional a la presión y a la masa molar, e inversamente proporcional a la temperatura. Por ejemplo, el CO2 (masa molar = 44 g/mol) es más pesado que el N2 (masa molar = 28 g/mol) o el O2 (masa molar = 32 g/mol), y por lo tanto es más denso que el aire. Por esta razón, el CO2 liberado de un extintor de CO2 extingue un incendio, impidiendo que el O2 llegue al material combustible. El fenómeno del levantamiento de globos de aire caliente depende de la relación que los gases de masas molares iguales (como el aire) tienen densidades más bajas a temperaturas más altas, y por lo tanto los globos de aire caliente pueden flotar.

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 9.3: Estequiometría de las Sustancias gaseosas, Mezclas y Reacciones.

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Ideal Gas Law Pressure Volume Moles Temperature Gas Constant STP Molar Volume Density Molar Mass

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