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La convención es medir la masa en gramos o, si hay suficiente masa, en kilogramos. Debido a la pequeña masa de los gases, también se miden en otra forma de masa, a saber, masa molecular o masa molar. La masa molar se define como la suma de la masa atómica de cada átomo en la composición que constituye el gas, comparando cada átomo con el valor 12 del carbono. Dado que los átomos y las moléculas son demasiado pequeños para trabajar con ellos, una cantidad de gas se define como el número de Mol. El número de moles presentes en un gas dado se puede encontrar dividiendo la masa por la masa molar, y esto se representa con la letra n. Podemos reemplazar la constante arbitraria k en la ecuación del gas con el producto de n, el número de moles y una nueva constante R. La ecuación ahora se puede escribir como nR = PV/T o PV = nRT. El valor de R depende de las unidades utilizadas para medir la presión, el volumen y la temperatura de los gases. Basado en el volumen en litros, la temperatura en grados Kelvin y la presión en la atmósfera, su valor es 0.0821 l atm/K mol. Esto se puede notar como 0.0821 L atm. K mol para evitar el signo de división en las unidades. 
La ley de Dalton se puede escribir en forma de ecuación como Ptotal = PAG1 + pags2 + pags3 …con tantas adiciones al final del signo igual como gases hay en la mezcla. La Ley de Dalton se puede extender cuando se trabaja con gases cuyas presiones parciales individuales se desconocen, pero cuyo volumen y temperatura se conocen. La presión parcial de un gas es la misma que la presión de ese gas cuando es el único gas en el recipiente. Para cualquier presión parcial, podemos reescribir la ecuación del gas ideal de modo que en lugar de usar la fórmula PV = nRT, solo tengamos P a la izquierda del signo igual. Para ello, dividimos ambos lados por V: PV/V = nRT/V. Las dos V de la izquierda se anulan entre sí, dejándonos con P = nRT/V. Entonces podemos colocar cualquier instancia de P en el lado derecho de la ecuación de presión parcial con un subíndice: Ptotal =(nRT/V) 1 + (nRT/V) 2 + (nRT/V) 3 .. 
Cada átomo del primer gas, nitrógeno (N2), tiene un peso atómico de 14. Como el nitrógeno es diatómico (forma moléculas diatómicas), necesitamos multiplicar 14 por 2 para calcular que la concentración de nitrógeno en la muestra tiene una masa molar de 28. Luego dividimos la masa, 10 g, entre 28 y obtenemos el número de moles, que redondeamos a 0,4 moles de nitrógeno. Cada átomo en el segundo gas, oxígeno (O2), tiene un peso atómico de 16. El oxígeno también es diatómico, así que multiplicamos 16 por 2 y encontramos que el oxígeno en nuestro ejemplo tiene una masa molar de 32. Dividir 10 g por 32 y obtenemos alrededor de 0,3 moles de oxígeno como respuesta. El tercer gas, el dióxido de carbono (CO2), tiene 3 átomos: un átomo de carbono con un peso atómico de 12 y dos átomos de oxígeno, cada uno con un peso atómico de 16. Sumamos los tres pesos: 12 + 16 + 16 = 44 es la masa molar. Dividir 10 g por 44 y obtenemos alrededor de 0,2 moles de dióxido de carbono como respuesta. 
En aras de la simplicidad, hemos omitido las unidades de los valores. Estas unidades se compensarán entre sí durante el cálculo, dejando solo la unidad para mostrar la presión. 
Para la presión parcial de nitrógeno, multiplicamos 0,4 moles por nuestra constante 0,0821 y la temperatura de 310 grados K, luego dividimos por 2 litros: 0,4 * 0,0821 * 310 / 2 = 5,09 atm. (aproximadamente). Para la presión parcial de oxígeno, multiplicamos 0,3 moles por la constante 0,0821 y nuestra temperatura de 310 grados K, dividiendo nuevamente por 2 litros: 0,3 * 0,0821 * 310 / 2 = 3,82 atm. (aproximadamente). Para la presión parcial de dióxido de carbono, multiplicamos 0,2 moles por la constante de 0,0821 y nuestra temperatura de 310 grados K, que volvemos a dividir por 2 litros: 0,2 * 0,0821 * 310 / 2 = 2, 54 atm. (aproximadamente). Ahora sume cada presión para obtener la presión total: Ptotal = 5,09 + 3,82 + 2,54 o 11,45 atm. (aproximadamente). 
0,4 + 0,3 + 0,2 = 0,9 mol de la mezcla de gases. Esto simplifica aún más la ecuación en: Ptotal = 0.9*0.0821*310/2. 
Hay 0,4 moles de nitrógeno, por lo que 0,4 / 0,9 = 0,44 (44 por ciento) de la muestra (aproximadamente). Hay 0,3 moles de oxígeno, por lo que 0,3 / 0,9 = 0,33 (33 por ciento) de la muestra (aprox.). Hay 0,2 moles de dióxido de carbono, por lo que 0,2 / 0,9 = 0,22 (22 por ciento) de la muestra (aproximadamente). Aunque los porcentajes estimados anteriores dan como resultado 0,99, en realidad los decimales se siguen repitiendo, por lo que la suma es en realidad una serie repetida de nueves después del punto decimal. Por definición, esto es lo mismo que 1, o 100 por ciento. 
Multiplica 0,44 * 11,45 = 5,04 atm. (aproximadamente). Multiplica 0,33 * 11,45 = 3,78 atm. (aproximadamente). Multiplica 0,22 * 11,45 = 2,52 atm. (aproximadamente).
Calcular la presión parcial
Contenido
En química, "presión parcial" se refiere a la presión que cualquier gas en una mezcla de gases ejerce sobre su entorno, como un matraz Erlenmeyer, un cilindro de oxígeno de buzo o el límite de la atmósfera. Puede calcular la presión de cada gas en una mezcla por separado si sabe cuánto de ese gas está presente, qué volumen ocupa y cuál es su temperatura. Luego, puede sumar estas presiones parciales para obtener la presión total de la mezcla de gases, o puede calcular primero la presión total y luego determinar la presión parcial de cada gas.
Pasos
Parte 1 de 3: comprender las propiedades de los gases
1. Trate cualquier gas como un gas `ideal`. Un gas ideal en química es aquel que interactúa con otros gases sin ser atraído por sus moléculas. Las moléculas individuales pueden chocar y rebotar entre sí como bolas de billar, sin deformarse de ninguna manera.
- La presión de los gases ideales aumenta cuando se comprimen en espacios más pequeños y disminuye cuando se les da más espacio. Esta relación se llama Ley de Boyle, nombrada así por Robert Boyle. Su ecuación es k = P x V, o más generalmente, k = PV, donde k es la relación constante, P es la presión y V es el volumen.
- La presión se puede dar en cualquiera de las posibles unidades de medida. Una posibilidad es el Pascal (Pa), definido como la fuerza de un Newton en un metro cuadrado. Otro es la atmósfera (atm.), definida como la presión de la atmósfera al nivel del mar. Una presión de 1 atm. es igual a 101.325 Pa.
- La temperatura de un gas ideal sube o baja con el volumen del gas. Esta relación se llama Ley de Charles, nombrada así por Jacques Charles. Matemáticamente, escribes esto como k = V / T, donde k es la relación constante entre el volumen y la temperatura, V es el volumen y T es la temperatura.
- En esta ecuación, la temperatura de los gases se expresa en grados Kelvin, que se puede convertir sumando 273 al número de grados Celsius.
- Estas dos relaciones se pueden combinar en una sola ecuación: k = PV / T, que también se puede escribir como PV = kT.
2. Definir las cantidades en las que se miden los gases. Los gases tienen masa y volumen. El volumen generalmente se mide en litros (l), pero hay dos tipos de masa.
3. Comprender la ley de presión parcial de Dalton. La Ley de Dalton, como su nombre lo indica, fue desarrollada por el químico y físico John Dalton, quien fue el primero en desarrollar la idea de que los elementos químicos están formados por átomos, y establece que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de la presión de cada uno de los gases en la mezcla.
Parte 2 de 3: Cálculo de la presión parcial y luego total
1. Defina la ecuación de presión parcial para los gases con los que está trabajando. A efectos de este cálculo, suponemos que un matraz Erlenmeyer de 2 litros contiene 3 gases: nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2). Cada gas pesa 10 g y la temperatura de cada gas en el matraz Erlenmeyer es de 37 grados centígrados. Necesitamos determinar la presión parcial de cada gas y la presión total que la mezcla de gases ejerce sobre el matraz.
- Nuestra ecuación de la presión parcial ahora se convierte en Ptotal = PAGnitrógeno + pagsoxígeno + pagsdióxido de carbono.
- Dado que estamos tratando de determinar la presión de cada gas, sabemos su volumen y temperatura, y podemos calcular cuántos moles de cada gas están presentes en función de su masa, podemos reescribir esta ecuación de la siguiente manera: Ptotal =(nRT/V) nitrógeno + (nRT/V) oxígeno + (nRT/V) dióxido de carbono
2. Convertir la temperatura a grados Kelvin. La temperatura es de 37 grados centígrados, por lo que sumamos 273 y obtenemos 310 grados K.
3. Determine el número de moles de cada gas presente en la muestra. El número de moles de un gas es la masa de ese gas dividida por su masa molar, la suma de la masa atómica de cada átomo en su composición.
4. Complete los valores para los moles, el volumen y la temperatura en la ecuación. Nuestra ecuación ahora se ve así: Ptotal=(0.4 * R * 310 / 2)nitrógeno+(0.3*R*310/2)oxígeno+(0,2 * R * 310 / 2)dióxido de carbono.
5. Introduzca el valor de la constante R. Vamos a reportar las presiones parciales y totales en la atmósfera, entonces vamos a usar el valor de R de 0.0821 L atm/K mol. Introduce este valor en la ecuación y obtenemos la respuesta: Pda total=(0.4 * 0.0821 * 310 / 2)nitrógeno+(0,3*0,0821*310/2)oxígeno+(0.2 * 0.0821 * 310 / 2)dióxido de carbono.
6. Calcular la presión parcial de cada gas. Ahora que tenemos los valores, es hora de hacer los cálculos matemáticos.
Parte 3 de 3: Cálculo de la presión total y parcial
1. Defina la ecuación de presión parcial como antes. Nuevamente, supongamos un matraz Erlenmeyer de 2 litros con 3 gases: nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2). Hay 10 g de cada gas y la temperatura de cada gas en el matraz es de 37 grados centígrados.
- La temperatura Kelvin sigue siendo de unos 310 grados y, como antes, tenemos unos 0,4 moles de nitrógeno, 0,3 moles de oxígeno y 0,2 moles de dióxido de carbono.
- Del mismo modo, registraremos la presión en la atmósfera nuevamente, por lo que usaremos 0.0821 L atm/K mol como valor para la constante R.
- Por lo tanto, la ecuación de presión parcial todavía se ve igual en este punto: Ptotal=(0.4 * 0.0821 * 310 / 2)nitrógeno+(0,3*0,0821*310/2)oxígeno+(0.2 * 0.0821 * 310 / 2)dióxido de carbono.
2. Sume los moles de cada gas en la muestra para determinar el total de moles en la mezcla de gases. Dado que el volumen y la temperatura son los mismos para todas las muestras del gas, sin mencionar que cada valor molar se multiplica por la misma constante, podemos usar la propiedad distributiva de las matemáticas para reescribir la ecuación como Ptotal = (0,4 + 0,3 + 0,2) * 0,0821 * 310 / 2.
3. Determine la presión total de la mezcla de gases. 0,9 * 0,0821 * 310 / 2 = 11,45 moles (aprox.).
4. Determine cuánto constituye cada gas de la mezcla total de gases. Esto se hace dividiendo el número total de moles por el número de moles de cada gas.
5. Multiplique la cantidad proporcional de cada gas por la presión total para determinar la presión parcial.
Consejos
- Básicamente, notará una pequeña diferencia en los valores que van desde la presión parcial y luego determinan la presión total, en comparación con determinar primero la presión total y luego la presión parcial. Tenga en cuenta que los valores indicados son aproximados, por redondeo a 1 o 2 decimales (para que sean más fáciles de entender. Si hace los cálculos usted mismo con una calculadora sin redondear, notará una diferencia menor entre los dos métodos o no notará ninguna diferencia.
Advertencias
- El conocimiento de las presiones parciales de los gases puede ser de vida o muerte para los buzos. Una presión parcial de oxígeno demasiado baja puede causar pérdida del conocimiento o la muerte, mientras que una presión parcial demasiado alta de nitrógeno y oxígeno también puede ser tóxica.
Artículos de primera necesidad
- Calculadora
- Libro de referencia sobre pesos atómicos/masas molares
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