foto perfil

Ley de Dalton: cálculo de presiones parciales y totales

Publicado el 7 septiembre, 2020

Mezclas de gases

Era un día caluroso y húmedo en Ideal Island, el lugar donde todos los gases se comportan de manera ideal. Recuerde, los gases ideales se mueven rápida y aleatoriamente, no se atraen entre sí y tienen colisiones elásticas, lo que significa que cuando chocan no hay pérdida de energía. Johnny Dalton y su familia están de vacaciones en la isla, y resulta ser uno de los días más húmedos que ha experimentado Johnny. Esto le hace pensar en la humedad y las partículas en el aire.

Como sabrá, el aire es una mezcla de varios gases diferentes: aproximadamente el 78% es nitrógeno, el 20% es oxígeno, el uno por ciento es argón y el resto es una combinación de vapor de agua, dióxido de carbono y otros gases. En los días más húmedos, como hoy en la isla, la cantidad de vapor de agua superaría el uno por ciento e incluso podría llegar al cuatro por ciento. Johnny Dalton decidió pasar el día experimentando con diferentes mezclas de gases y, mientras experimentaba, observó muchas características interesantes diferentes de las mezclas de gases.

Presión parcial de un gas

Una de sus observaciones más importantes fue que en una mezcla de gases, cada gas se comportaba independientemente de los otros gases, lo que significa que si tenía un contenedor de cinco moléculas de nitrógeno, la presión del contenedor era de cinco mmHg y agregaba cuatro moléculas de oxígeno. a este mismo recipiente, la presión aumentaría a nueve mmHg. Ahora, si eliminara las moléculas de nitrógeno originales, la presión volvería a bajar a cuatro mmHg. Esto le mostró que cada partícula de gas volará y golpeará las paredes del contenedor, causando la presión por sí sola; no iba a interferir con las otras partículas de gas que volaban. Entonces, cuantas más partículas de gas tenga en un recipiente, mayor será la presión en ese recipiente, y cuantas menos partículas tenga en un recipiente, menor será la presión. Si estos dos gases se mezclan,presión parcial , combinándose para crear una presión total en el recipiente.


Usar la ley de las presiones parciales para encontrar la presión de gases individuales en la atmósfera
Presiones parciales de la ley de Dalton

Ley de Dalton de presiones parciales

Este fenómeno fue tan significativo que recibió su nombre de Dalton. Se conoció como la Ley de las presiones parciales de Dalton , y simplemente establece que la presión total ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas individual. También podemos ver esta ley en forma de ecuación.

Volviendo al ejemplo de mezcla anterior, la presión parcial del nitrógeno fue de cinco mmHg y la presión parcial del oxígeno fue de cuatro mmHg. La presión total de la mezcla fue de nueve mmHg. Esta ley se puede utilizar con cualquier número de componentes de gas, pero supone que cada gas se comporta ideal e independientemente. Recuerde que los gases ideales no tienen fuerzas intermoleculares, por lo que no se afectan entre sí, lo que significa que cada partícula de gas individual tiene la misma probabilidad de golpear la pared y causar presión, y la presión total es el resultado de todas las colisiones partículas tienen con las paredes del recipiente. Esta ley también asume que los gases de la mezcla no reaccionarán entre sí.

Podemos usar esta ecuación para encontrar la presión de cada gas por separado en la atmósfera. Digamos que la presión atmosférica total en la isla es de 760 mmHg (esta es la presión probable de la atmósfera al nivel del mar). La presión de cada gas individual en la atmósfera necesitaría un total de 760 mmHg. Si el 78% de la atmósfera es nitrógeno, entonces alrededor de 593 mmHg (78% de 760) se ejercerían presión debido al nitrógeno. 152 mmHg de presión se deberían al oxígeno (eso es el 20% de 760), y el resto de la presión (15 mmHg) vendría de los otros gases en la atmósfera.

Recoger un gas sobre el agua

Johnny decidió utilizar su nuevo conocimiento de las propiedades aditivas de las presiones parciales en un experimento final. Una de las reacciones químicas favoritas de Johnny es la que se produce entre el bicarbonato de sodio y el vinagre. La combinación produce mucho gas de dióxido de carbono, lo que hace que se formen burbujas y se forme espuma. Johnny decidió que esta vez quiere conservar el dióxido de carbono que se produce. A menudo, en un laboratorio de química, el gas se recolecta sobre agua (mediante el desplazamiento de agua).


La presión total de los gases en el tubo de ensayo debe ser igual a la cantidad de presión fuera del tubo.
Recolección de gas sobre el agua

Johnny comenzó combinando bicarbonato de sodio y vinagre en un tubo de ensayo. Instantáneamente comenzó a producir dióxido de carbono. ¡Si pusiera un corcho en este tubo de ensayo, produciría tanto dióxido de carbono y causaría tanta presión que el tubo de ensayo podría explotar! No quería eso, así que usó un tapón con un agujero en la parte superior para que entrara una manguera. En el otro extremo de la manguera, el dióxido de carbono comenzó a salir. Puso la manguera en un tubo de ensayo invertido lleno de agua y, finalmente, el dióxido de carbono que se estaba creando burbujeó y tomó el lugar del agua. Todo lo que le quedaba en el tubo de ensayo de recolección de gas era dióxido de carbono. ¿O lo hizo él?

Un aspecto de esta situación que tiene lugar es la evaporación del agua en el tubo de ensayo de recolección de gas. Una parte se evapora y se va al medio ambiente, y una parte se evapora en el tubo de ensayo que ahora está lleno con el dióxido de carbono recién creado. Entonces, lo que tienes en el tubo de ensayo es tu dióxido de carbono recién creado y algo de agua evaporada (ambos son gases). Pero, ¿cuánto vapor de agua hay? Bueno, eso depende de la temperatura del agua. El agua fría no se evapora muy rápidamente porque las partículas se mueven muy lentamente, y el agua tibia se evapora rápidamente porque las partículas se mueven más rápido. Entonces, cuanto más caliente esté el agua, más rápido se mueven las partículas, más vapor de agua habrá en el tubo de ensayo y menos dióxido de carbono habrá recolectado.

Donde la ley de Dalton entra en escena es cuando se agregan los dos gases en el tubo de ensayo (el dióxido de carbono y el vapor de agua). Siempre que el nivel del agua sea uniforme en el interior y el exterior del tubo de ensayo, la presión total en el tubo (que consta de dióxido de carbono y vapor de agua) debe ser igual a la presión atmosférica en el exterior del tubo de ensayo.

Problema de muestra


La ley de las presiones parciales se puede utilizar para encontrar la presión del oxígeno recolectado.
Recolección de gas 1

Suponga que está recolectando algo de oxígeno mediante el desplazamiento de agua. La presión atmosférica ese día en el laboratorio es de 745 mmHg. El agua que está utilizando es de 25 grados Celsius, lo que significa que la presión del vapor de agua sería de 24 mmHg. Esta relación entre la temperatura del agua y la presión del vapor de agua se puede encontrar utilizando una tabla de referencia. Dada toda esta información, ¿cuál es la presión del oxígeno que recogió? Para resolver este problema, necesitaríamos establecer una ecuación como esta:

Recolección de gas 2

La presión de la atmósfera fuera del tubo de ensayo es igual a la presión parcial del oxígeno más la presión parcial del vapor de agua. Resolviendo la presión parcial del oxígeno, obtendríamos 721 mmHg. Lo que esto significa es que en realidad no solo recolectaste oxígeno. De hecho, ¡aproximadamente el 3,2% de las partículas de gas eran vapor de agua! Eso se descubrió tomando 24 mmHg (que es su presión de oxígeno) y dividiéndolo por la presión total de 745 mmHg.

Resumen de la lección

Ahora, este día caluroso y húmedo en la isla debería tener un poco más de sentido: cuanto más cálida esté el agua que rodea la isla, más rápido se moverán las partículas de agua y más agua se evaporará. ¡Esto aumentará la presión parcial del vapor de agua en el aire que rodea la isla porque habrá más vapor de agua golpeando las cosas que causan presión! Debido a que la mayoría de los gases se comportan de forma independiente, cada gas en un contenedor contribuirá a su propia presión en ese contenedor, y la suma de todas las presiones individuales de cada gas será igual a la presión total en ese contenedor. Esto se llama Ley de presiones parciales de Dalton y se aplica a todas las mezclas de gases ideales.

Resultado de aprendizaje

Al final de esta lección, debería poder definir la Ley de presiones parciales de Dalton y aplicarla a un problema científico relacionado con el vapor de agua.

Articulos relacionados