Leyes y Teorías Fundamentales de las Reacciones Químicas y los Gases Ideales

Leyes de las Reacciones Químicas

Las reacciones químicas más relevantes para la sociedad son: combustión, obtención de metales, fabricación de jabón, obtención de cal, etc.

Leyes:

• Ponderales: asociadas a la masa.
• Volumétricas: aplicadas a gases.

Ley de Conservación de la Masa de Lavoisier

La suma de la masa de los reactivos es igual a la suma de la masa de los productos.

Ley de las Proporciones Definidas o Ley de Proust

Los elementos que forman un compuesto lo hacen siempre en una relación de masas fija.

Ley de las Proporciones Múltiples de Dalton

Cuando un elemento A se puede combinar con un elemento B para dar más de un compuesto, las cantidades de A que se combinan con una misma cantidad de B guardan una relación de números enteros sencilla.

Ley de los Volúmenes de Combinación

Los volúmenes de los gases que intervienen en una reacción química, en igual presión y temperatura, guardan una proporción de números enteros sencilla.

Teoría Atómica de Dalton

Hipótesis:

• La materia está formada por partículas indivisibles e indestructibles llamadas átomos.
• Los átomos del mismo elemento son iguales en masa y propiedades.
• Los compuestos están formados por elementos en una relación numérica sencilla.
• Las reacciones químicas son reorganizaciones de átomos.

Teoría Atómico-Molecular

Principio de Avogadro

Avogadro establece que los gases están formados por partículas llamadas moléculas. "Volúmenes iguales de gases diferentes, en iguales condiciones de presión y temperatura, contienen igual número de moléculas".

Leyes de los Gases Ideales

Los gases cumplen dos condiciones:

• Volumen de sus moléculas despreciable frente al del recipiente que contiene el gas.
• Fuerzas de atracción entre moléculas prácticamente inexistentes.

Cualquier gas a presiones bajas y temperaturas moderadas se comporta como ideal.

Magnitudes características de los gases: P = presión (Pa, atm, mmHg), V = volumen (m³, L, cm³, mL), T = temperatura (K), n = número de moles (mol), N = número de moléculas.

Ley de Boyle-Mariotte

A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión: P₁V₁ = P₂V₂.

Leyes de Charles y Gay-Lussac

• 1ª ley: A presión constante, el volumen de un gas y su temperatura son directamente proporcionales: V₁/T₁ = V₂/T₂.
• 2ª ley: A volumen constante, la presión de un gas y su temperatura son directamente proporcionales: P₁/T₁ = P₂/T₂.

Ley Combinada de los Gases

Para una misma cantidad de un gas se cumple que: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂.

Ley de Avogadro

Manteniendo la presión y la temperatura constantes, se cumple que el volumen y el número de moles y, por lo tanto, de moléculas son directamente proporcionales: V₁/n₁ = V₂/n₂ y V₁/N₁ = V₂/N₂. N_A = 6.022 * 10²³.

Ley de las Presiones Parciales de Dalton

Para una mezcla de gases que no reaccionan entre sí, se cumple que la presión total es la suma de las presiones parciales de cada gas.

Teoría Cinético-Molecular de los Gases

Maxwell y Boltzmann relacionan el comportamiento macroscópico de los gases con el comportamiento individual de las moléculas.

• Ecuación de estado de los gases ideales: PV = nRT.
• Presión parcial de un gas en una mezcla: P_i (presión del gas i) = P_t (presión total) * X_i.
• Determinación de la masa molar de un gas: M = (mRT)/(PV).
• Determinación de la densidad de un gas: PM = d (densidad)RT → d = (PM)/(RT).