Condiciones Normales De Presion Temperatura Y Volumen 5t1rg

CONDICIONES NORMALES DE PRESION TEMPERATURA Y VOLUMEN Condiciones normales de presión y temperatura (abreviado CNPT) o presión y temperatura normales (abreviado PTN o TPN) hace referencia a los valores de presión atmosférica y temperatura que imperan en un laboratorio. La IUPAC, Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (en inglés: International Union of Pure and Applied Chemistry) define las condiciones normales como: término cualitativo, en función de la preferencia del investigador, que usualmente implica la presión ambiental y la "temperatura del lugar". Preferiblemente las variables de temperatura y presión deberían ser tomadas como valores representativos de las condiciones reales (o rango de condiciones) empleadas en el estudio. El término "Condiciones Normales" se suele utilizar habitualmente para la medición de volúmenes de gases en muchos campos de la ciencia, como en Termodinámica y Química, correspondiéndose a una temperatura de 0 °C (o 273,15 K) y a una presión de 1 atm. Por ejemplo, el volumen de un mol de gas ideal en condiciones normales de presión y temperatura es : PV = n RT -> V = 1×0,0821×273,15/1 =22,42 L; esto nos lleva al valor clásico: V = 22,4 L. En electroquímica y en otras ramas de la química en las que se usan disoluciones acuosas, las condiciones normales corresponden a una presión de 1 atm y una temperatura de 298,15 K (25 °C). Así, por ejemplo, se define internacionalmente la escala de potenciales normales de electrodo. Nota a tener en cuenta: Las condiciones normales de presión y temperatura (abreviado CNPT), siguiendo los criterios de la IUPAC, no se corresponden a unos valores bien

definidos (invariables), como es el caso de las condiciones estándar de presión y temperatura. Sin embargo, la bibliografía científica existente es muy variable con respecto a la definición de las CNPT. A esto hay que añadir la existencia de otros estándares, aparte del propuesto por la IUPAC (p. ej. el del NIST). Esta situación produce incertidumbre y controversia a la hora de utilizar estos términos, incluso dentro de la comunidad científica. Este debate ha marcado, claramente, el proceso de confección de este artículo, como se puede ver en su sección de Discusión. La versión actual de la norma de IUPAC como condición estándar es una temperatura de 0 °C (273,15 K) y una presión absoluta de 100 kPa (0,986 atm, 14,504 psi).[1] Mientras que la versión del NIST es una temperatura de 20 °C (293,15 K) y una presión absoluta de 101,325 kPa (1 atm, 14,696 psi).

Es muy común tomar como condiciones normales aquéllas que implican que la temperatura de referencia es de 25 °C (298,15 K) y la presión de 1 atm (definida como 101 325 Pa). Se denominan normales porque son las que imperan normalmente en un laboratorio, aunque también son posibles temperaturas de 15 °C ó 20 °C.

El término "Condiciones Estándar" se suele utilizar mucho para la medición de volúmenes de gases en muchos campos de la ciencia, como en Termodinámica y Química. Si se toma el valor de la temperatura ambiente del lugar como 25 °C (o 298 K) y la presión como 1 atm, en el caso de gases ideales: PV = n RT -> V = 1×0,082×298/1 =24,436 L, que es el volumen de un mol de un gas ideal en condiciones normales.

Sin embargo en Termodinámica se usa de forma mucho más habitual otras condiciones de referencia que son más cómodas y fácilmente reproducibles, especialmente en el cálculo de entalpías y energías libres de reacción: las llamadas condiciones normales. Las condiciones normales hacen referencia a una temperatura de 273 K (0 °C) y a una presión de 1 atm (101 325 Pa) siendo un mol de un gas en estas condiciones 22,414 litros, que usualmente se simplifica en 22,4 L.

A partir de 1982 la IUPAC recomendó emplear un valor para la presión estándar de 105 Pa (equivalentes a 1 bar, 100 000 Pa) en lugar de 101 325 Pa. De esta forma, un mol de un gas en condiciones estándar son 22,711 litros, que se puede aproximar a 22,7 L. VOLUMEN MOLAR El volumen molar de una sustancia, simbolizado Vm,1 es el volumen de un mol de ésta. La unidad del Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico por mol: m3 · mol-1 Un mol de cualquier sustancia contiene 6,022 · 1023 partículas.2 En el caso de sustancias gaseosas moleculares un mol contiene NA moléculas. De aquí resulta, teniendo en cuenta la ley de Avogadro, que un mol de cualquier sustancia gaseosa ocupará siempre el mismo volumen (medido en las mismas condiciones de presión y temperatura).

Experimentalmente, se ha podido comprobar que el volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal en condiciones normales (Presión = 1 atmósfera, Temperatura = 273,15 K = 0 °C) es de 22,4 litros.3 Este valor se conoce como volumen molar normal de un gas. Este valor del volumen molar corresponde a los llamados gases ideales o perfectos; los gases ordinarios no son perfectos (sus moléculas tienen un cierto volumen, aunque sea pequeño) y su volumen molar se aparta ligeramente de este valor. Así los volúmenes molares de algunos gases son: 

Monóxido de carbono (CO) = 22,4 L.



Dióxido de azufre (SO2) = 21,9 L.



Dióxido de carbono (CO2) = 22,3 L.

En el caso de sustancias en estado sólido o líquido el volumen molar es mucho menor y distinto para cada sustancia. Por ejemplo: 

Para el nitrógeno líquido (–210 °C) el volumen molar es de 34,6 cm3.



Para el agua líquida (4 °C) el volumen molar es de 18,0 cm3.  

Densidad y Volumen molar Densidad de un gas La densidad (d) es el cociente entre la masa (m) y el volumen (V). En el caso de los gases, como no tienen volumen fijo y adoptan el volumen del recipiente que los contiene, la densidad de un gas es el cociente entre su masa y el volumen del recipiente. d=m/V

(unidades: g / dm 3)

Utilizando la ecuación de los gases ideales, se puede llegar a una ecuación que permita calcular la densidad de un gas conociendo la presión y la temperatura.    

1 1) Sabiendo que la masa molar (M) es la masa (m) de 1 mol de sustancia (n): M = m /n ----(o lo que es lo mismo)---- >

n = m /M (n=número de moles)

 

2) Reemplazando el número de moles en la ecuación de los gases ideales:

 

PV = m RT M

PM = m RT = d R T V

d=PM RT

Nota: si el recipiente es rígido (volumen constante), entonces la densidad del gas no se modifica con la presión ni la temperatura.

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Volumen molar Es el volumen ocupado por un mol de sustancia (sea esta sólida, líquida o gaseosa).



Ejemplo, el volumen molar del agua líquida es el volumen que ocupa 1 mol de moléculas de agua en estado líquido, o sea el volumen que ocupan 18 g de agua. Como la densidad del agua en estado líquido (a 25 ºC) es 1 g/cm3; el volumen molar va a ser: VM(agua) = 18 cm3.   

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En el caso de los gases, para establecer el volumen molar es necesario además definir las condiciones de presión y temperatura. Condiciones normales de presión y temperatura (CNPT): corresponden a una presión de 1 atm y a una temperatura de 0 ºC (273,15 K). El volumen molar determinado en estas condiciones se denomina volumen molar normal (VMN). Utilizando la ecuación de los gases ideales, se puede calcular facilmente el volumen molar normal de un gas: Condiciones: n (número de moles) = 1 mol T (temperatura) = 273,15 K P (presión) = 1 atm Vmn = n RT = 1 mol x 0,082 atm dm3 x 273,15 K = 22,4 dm3 P 1 atm x mol K Como se observa, ¡¡ el volumen molar normal es independiente de la naturaleza del gas!! Por ejemplo, al comparar los datos del volumen molar y la densidad de tres gases distintos: se observa que si bien la densidad aumenta a mayor masa molar, el volumen molar normal es el mismo en los tres casos.

DENSIDAD DE LOS GASES

Densidad de un gas Recuerde que la densidad tiene las unidades de masa por unidad de volumen (d = m/V). Podemos acomodar la ecuación del gas ideal para obtener unidades similares, moles por unidad de volumen: n/V=P/RT Si multiplicamos ambos lados de esta ecuación por la masa molar, M, obtenemos la siguiente relación: nM/V=PM/RT El producto de las cantidades n/V y M es igual a la densidad en g/L, como vemos a partir de sus unidades: moles/Litro*gramos/mol=gramos/Litro Así la densidad del gas está dada por la expresión del lado derecho de la última ecuación: d=PM/RT

Ejercicio resuelto determinación de la densidad de un gas Calcule la densidad del CO2 en gramos / Litro a 752 mmHg y 55ºC Determinamos

la

presión

en

atm: P

(atm)

=

752

mmHg*(1atm/760mmHg)=0,9895 atm El peso molecular del CO2 es: M = 12 + (16*2) = 44 g/mol Y la temperatura en K: T (K) = 273,15 + 55 oC = 328,15 K. Calculamos la densidad del gas a partir de los valores anteriores: d=((0,9895 atm*44 g/mol))/(0,08206 (atm L)/(mol K)*328,15 K)=1,62 g/L

El valor encontrado es típico para una muestra de gas, mientras que los líquidos presentan valores de g/mL, y los sólidos de g/cm3 1 g/mL= 1000 g/L ESTA ES LA DENSIDAD DEL AGUA EN GRAMOS POR LITRO