Ley de Avogadro

La ley de Avogadro es una de las leyes de los gases ideales. Fue desarrolloado por el científico italiano Amedeo Avogadro, quien complementó los estudios de Boyle, Charles y Gay-Lussac. En 1811 publicó una hipótesis en donde estableció que a la misma temperatura y presión, volumen iguales de diferentes gases contienen el mismo número de moléculas (o átomos si el gas es monoatómico). Lo anterior se puede representar como:

V ∝ n

V=kn

Donde "n" representa el número de moles y "k" es la constante de proporcionalidad. Ésta última ecuación es conocida como la ley de Avogadro.

Por lo tanto si las condiciones de temperatura y presión se mantienen constantes, la variación de volumen será directamente proporcional a la variación del número de moles.

Ley de Boyle

Ley de Boyle (relación presión-volumen)

En el siglo XVII, Robert Boyle estudió el comportamiento. Gracias a sus experimentos y anotaciones se dio cuenta que a medida que a una cantidad fija de gas se le somete a mayor presión, disminuye su volumen (como lo demuestra la tabla a continuación).

A la relación entre la presión y el volumen de los gases se le conoce como Ley de Boyle, la que establece que la presión de una cantidad fija de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen del gas.

Expresado:

P α 1/V

en la expresion anterior el signo "α" significa proporcional a, P es presión y V es volumen. Ademas podemos cambiar el signo de proporcionalidad por una igualdad incluyendo una constante de proporcionalidad.

P = (k) (1/V)

o lo que es lo mismo:

PV = k

Con lo anterior establecemos que el produco te la presion y el volumen de un gas a temperatura y cantidad de gas constante, es una constante.

Vale la pena mencionar que si sabemos que para un gas dado siempre PV es igual a 'k' entonces:

P1V1 = k = P2V2

por lo que:

P1V1 = P2V2

Lo anterior nos sirve para resolver problemas donde la presión o el volumen cambian.

Ley del Gas Ideal

Como anteriormente lo hemos mostrado, ya conocemos 3 leyes de los gases:

1. Ley de Boyle: en el que V α 1/P ... (a n y T constantes).
2. Ley de Charles: V α T ... (a n y P constantes).
3. Ley de Avogadro: V α n ... (a P y T constantes).

donde:

V = volumen,

P = presión,

T = temperatura,

n = numero de moles

α = "proporcional a"

De manera que si juntamos todas estas leyes podemos decir que:

V α nT/P

(volumen es proporcional a numero de moles por temperatura, sobre presión)

ó

V = RnT/P

(noten que R será la constante de los gases)

quedando la formula:

PV = nRT

donde R es constante de proporcionalidad, que denominamos constante de los gases. La ecuación PV = nRT se le conoce como ecuación del gas ideal, y explica la relación entre cuatro variables (P, V, T y n). Un gas ideal es un gas hipotético cuyo comportamiento de presión, volumen y temperatura se pueden describir completamente con la ecuación del gas ideal.

Las moléculas de un gas ideal no se atraen ni se repelen entre si, su volumen es insignificante en comparación del recipiente que las contiene. Aunque en la naturaleza no existe un gas ideal, las diferencias de los gases reales en margenes razonables de presión y temperatura no alteran por mucho los cálculos. Es por ello que esta ecuación del gas ideal resulta útil para la resolución de muchos problemas en el que se maneje gases.

Antes de aplicar la ecuación, debemos calcular R, la constante de los gases. A 0ºC (273.15K) y 1 atm (presión) muchos gases reales se comportan como un gas ideal. Experimentalmente, se demuestra que 1 mol de gas ideal ocupa un volumen de 22.414 L. Las condiciones "0ºC y 1 atm" se denominan temperatura y presión estándar (se abrevia TPE).

Según la ecuación del gas ideal calcularemos la constante R:

R = PV / nT

R = (1atm)(22.414L) / (1mol) (273.15K)

R = 0.082057 L · atm/K · mol

Una vez que ya calculamos la constante del gas ideal, resolvamos un problema de ejemplo:

Calcular el volumen de de 60.3g de CO2 a TPE...

V = nRT/P

V = (60.3g/44.01g)(0.082057L·atm/K·mol)(273.15K) / (1atm)

V = 30.71 L

*Nota: Si se sabe despejar formulas no se tendrá practicamente ningun problema, solamente hay que guiarse por la formula PV = nRT.

Esto es todo de la ley de los gases ideales o Ley del Gas Ideal.