Ley de la presión parcial de Dalton: fórmula

¿Qué es la presión parcial de un gas?

El aire que respiramos es una mezcla de gases. A menudo, esa composición se representa como un porcentaje del total. Por ejemplo, la mayoría de los textos coinciden en que el aire está compuesto por un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 1% de otros gases. La composición de los gases no solo se refleja en la denominada «composición» de los gases, sino también en las relaciones de presión de ese gas. La presión se puede definir como la fuerza de una sustancia sobre un área determinada. Eso significa que cualquier sustancia tendrá una fuerza total que se aplica sobre el área que se extiende. Si esa sustancia es una mezcla de gases, cada uno de esos gases tendrá una fuerza que contribuirá al área que cubre la mezcla. Esto conduce al concepto de presión parcial.

El aire de la Tierra es una mezcla de gases. Cada uno de esos gases ejerce su propia presión.

La presión parcial se puede definir como la presión de cada gas en una mezcla. En el ejemplo del aire, la definición de presión parcial explica que cada gas (nitrógeno, oxígeno y otros) tiene su propia presión. La medición de la presión ayuda a comprender las características de una mezcla de gases específica. La presión, el volumen, la concentración y la temperatura tienen un impacto mutuo cuando se habla de gases. La presión y el volumen tienen una relación inversa, es decir, a medida que uno sube, el otro baja y viceversa. La presión y la temperatura tienen una relación directa, es decir, a medida que una aumenta, también lo hace la otra. Por lo tanto, la presión juega un papel vital en la comprensión de cómo se comportará un gas en un escenario particular. Entonces, las presiones parciales son clave para comprender los gases.

Ley de las presiones parciales de Dalton

Esta es una imagen de John Dalton, el hombre que descubrió la ley de las presiones parciales.

Ninguna discusión sobre las presiones parciales estaría completa sin mencionar a John Dalton. John Dalton fue un científico inglés que compuso la teoría atómica que se utiliza para explicar el comportamiento de los átomos en la ciencia moderna. Básicamente, sin esta teoría, las reacciones y composiciones en química no podrían entenderse. También trabajó con gases y determinó la Ley de Presión Parcial. La ley de la presión parcial, también conocida como ley de Dalton, establece que las presiones de todos los gases en una mezcla se sumarán a la presión total de la solución de gas. En otras palabras, todas las piezas se suman al todo.

Fórmula de presión parcial

La fórmula de presión parcial se puede escribir en palabras de la siguiente manera:

• Presión total = Presión del gas 1 + Presión del gas 2 + Presión del gas 3

Esto significa que las presiones de todos los gases que componen la mezcla se suman a la presión total de la mezcla de gases. La fórmula de presión parcial, en símbolos, a menudo se escribe de la siguiente manera:

• PT = P1 + P2 + P3 + PN
• PT : presión total
• P1 + P2 + P3 : cada presión parcial de la mezcla de gases
• PN : esto significa seguir sumando las presiones parciales hasta que se hayan tenido en cuenta todas

Por lo tanto, al determinar la presión total de una mezcla de gases, sume todas las presiones parciales. Al igual que con cualquier gran fórmula, hay muchas formas en que se puede utilizar. Algunos ejemplos ayudarán a explicar el concepto.

Cómo encontrar la presión parcial

La fórmula de presión parcial, PT = P1 + P2 + P3 + PN, se puede utilizar de varias formas. Para calcular una presión parcial si se dan las otras presiones parciales y el total, ingrese los valores numéricos en la fórmula y luego resuelva (el ejemplo 1 revisa este concepto). Otra forma en que se puede utilizar la ley de las presiones parciales es cuando se trabaja con presión de vapor. Cuando el gas burbujea a través de un líquido, específicamente agua, las moléculas de agua se transportan junto con el gas. Eso significa que se debe tener en cuenta la presión de vapor. La presión de vapor es la presión asociada con un líquido que se ha convertido en gas. La presión de vapor, debido a las moléculas de agua que contiene, cambiará la presión total del gas. Por lo tanto, al encontrar la presión total de un gas que ha burbujeado a través del agua, la presión parcial del gas debe sumarse a la presión del vapor de agua que se ha liberado. El ejemplo 2 muestra este proceso. Aunque la composición porcentual ayuda a aclarar el concepto de partes de un todo, puede ser engañosa. Si se dan los porcentajes, la forma más eficaz de compararlos es mediante lo que se conoce como relación molar. En química, el mol se utiliza como unidad común. Permite la comparación de los reactivos y productos en una reacción aunque tengan diferentes volúmenes o masas. La relación molar permitirá comparar las composiciones de dos gases separados encontrando los moles de un gas, los moles del segundo gas o el total de moles y luego convertirlos en una relación (ejemplo: moles A / moles de B o moles de A / lunares totales). El ejemplo 3 muestra cómo usar la relación molar de cada gas componente para determinar la presión parcial de los gases.

Ejemplo 1

Imagine que una persona está limpiando un garaje y encuentra un tanque que tiene una mezcla de gases y decide ver qué hay en el tanque. La etiqueta del tanque dice que hay una presión de 5 atm dentro del tanque. También dice que contiene 1,5 atm de gas W, 0,67 atm de gas X, 2,4 atm de gas Y, pero lamentablemente la etiqueta está demasiado gastada para leer la presión parcial del gas Z. Para no desanimarse, utilizan la ley de presiones para resolver esto. Lo que se sabe:

1. Presión total: 5 atm
2. Presión de gas W: 1,5 atm
3. Presión de gas X: 0,67 atm
4. Presión de gas Y: 2,4 atm
5. Presión de gas Z: desconocida

Paso 1: ingrese los valores en la fórmula de presión parcial

• 5 atm = 1,5 atm + 0,67 atm + 2,4 atm + PZ

Paso 2: combina los valores

• 5 atm = 4.57 atm + PZ

Paso 3: aislar la PZ

• PZ = 0,43

Ejemplo 2

Un científico hace burbujear oxígeno a través de una muestra de agua. El oxígeno se recoge sobre la tina de agua a 295K. La presión total de los gases en el tubo colector es de 890 torr. ¿Cuál es la presión parcial del oxígeno gaseoso si la presión de vapor del agua es de 19,8 torr? Lo que se sabe:

1. PT = 890 torr
2. PWV = 19,8 torr
3. PO2 = desconocido

Paso 1: inserte valores en la ecuación de presión parcial

• PT = PWV + PO2
• 890 = 19,8 + PO2

Paso 2: aislar la PO2 restando el valor de PWV

• PO2 = 890-19,8

Paso 3: resuelva para «PO2»

• PO2 = 870,2 torr

Ejemplo 3

Un químico tiene la tarea de determinar la presión parcial de cada componente en una mezcla de gases. Sabe que la presión total de la mezcla es de 17 atm. También conoce las proporciones molares de cada gas de la mezcla. La solución está compuesta por los gases A, B y C. El gas A tiene una relación molar de 0,25, el gas B tiene una relación molar de 0,55 y el gas C tiene una relación molar de 0,20. ¿Cuáles son las presiones parciales de cada uno de los gases? Lo que se sabe:

1. Presión total: 17 atm
2. Relación molar de A: 0,25
3. Relación molar de B: 0,55
4. Relación molar de C: 0,20

Paso 1: multiplica la presión total por cada una de las proporciones molares

• A: 17 (0,25) = 4,25 atm
• B: 17 (0,55) = 9,35 atmósferas
• C: 17 (0,20) = 3,40 atm

Esto da las presiones parciales de cada gas.

Ley de presión parcial de Dalton: ejemplos en acción

Además de los ejemplos anteriores, existen aplicaciones de la ley de Dalton en el mundo real. Las mezclas de gases se utilizan en muchas áreas diferentes de la vida y, por lo tanto, la necesidad de calcular las presiones de esos gases.

• Tanques de buceo
• Escalada de montaña
• Propósitos médicos

Problemas con la ley de presión parcial de Dalton

Al igual que con cualquier aplicación de un concepto teórico, el «mundo real» va a arrojar una llave proverbial al mecanismo. Los gases reales no seguirán todas las reglas que seguiría un gas ideal. Esto se debe a que rompen uno o más de los puntos de la teoría molecular cinética. La teoría cinética molecular tiene inquilinos que describen el comportamiento de los gases ideales en un entorno de laboratorio. Los gases se comportarán como un gas ideal solo a bajas presiones o altas temperaturas. Eso significa que la ley de Dalton solo se puede aplicar con precisión cuando se cumplen esas condiciones.

La ley de los gases ideales

La ley de los gases ideales relaciona la presión, el volumen, la temperatura y la concentración de un gas puro. Eso significa que si hay una mezcla de gases, la ley de los gases ideales se puede utilizar para determinar la presión de esos gases mezclados. La ley de las presiones parciales también se puede utilizar para determinar la presión y luego la ley de los gases ideales puede relacionar esa presión con los otros factores que influyen en el comportamiento de los gases. Todos estos usados ​​juntos pueden brindar una mejor imagen del gas y cómo se puede usar en el mundo real.

Resumen de la lección

La presión es la fuerza medida sobre un área en particular. El comportamiento del gas se ve alterado por la presión a la que se encuentra, por lo que comprender cómo la presión afecta a cualquier gas es tan vital. Las presiones parciales son las presiones de los componentes que constituyen la presión total de una mezcla de gases. Una vez que los gases se mezclan, se comportan de cierta manera. John Dalton fue un científico que determinó cómo se comportan los átomos y determinó la ley de las presiones parciales. La fórmula de la ley de las presiones parciales es la siguiente.

• PT = P1 + P2 + P3 + PN
• PT : presión total
• P1 + P2 + P3 : cada presión parcial de la mezcla de gases
• PN : esto significa seguir sumando las presiones parciales hasta que se hayan tenido en cuenta todas

Esta ley se puede utilizar para determinar la presión total, una presión parcial de uno de los gases o todas las presiones parciales. La presión parcial permite comprender una mezcla de gases y cómo reaccionará. La presión de vapor es la presión asociada con un líquido que se ha convertido en gas. En este contexto, se tiene en cuenta al calcular la presión total de un gas que ha sido burbujeado a través del agua. Los lunares se utilizan en el contexto de presiones parciales para tener una unidad común entre diferentes tipos de gases. De la misma manera, la relación molar, que compara el número de moles de un gas con la mezcla total de gases o el número de moles de un gas con otro, se puede utilizar para determinar los efectos de la presión sobre el comportamiento de los gases. La ley de los gases ideales luego relaciona la presión, el volumen, la temperatura y la concentración de ese gas. Esto permite predecir cómo se comportarán los gases de acuerdo con los cambios en cualquiera de estos factores.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador