2.9.- Volumen molar.
Ecuación de los gases ideales o perfectos

 Hasta aquella época se conocían tres leyes:

a) Ley de Boyle y Mariotte: Si tenemos un gas encerrado en un recipiente de volumen variable y mantenemos la temperatura constante, a medida que reducimos el volumen, la presión aumentará inversamente proporcional y viceversa, es decir:

si  el V , entonces la  P         es decir:      P x V = K1

donde K1 es una constante que sólo depende del número de moléculas (cantidad de gas) y de la temperatura.

 

b) Ley de Charles y Gay-Lussac: Si tenemos un gas encerrado en un recipiente y mantenemos la presión constante, si aumentamos la temperatura el volumen deberá aumentar (para que la presión no varíe), es decir:

si  T ,  entonces, el   V         es decir:      V =  K2 x T

donde K2 es una constante que sólo depende del número de moléculas (cantidad de gas) y de la presión.

Si representamos en una gráfica V = f(T), para cada una de las sustancias sale un recta; y si prolongamos cada una de ellas corta el eje de abcisas en ‑273'15ºC que es el cero absoluto, ya que, teóricamente, a esa temperatura, el volumen de cualquier sustancia sería nulo. Lo mismo ocurre si representamos en una gráfica P = f(T):

Nunca se ha llegado a alcanzar esa temperatura de ‑273'15ºC, por eso, se definió la escala Kelvin de Temperaturas, donde dicho valor se toma como cero absoluto. Es obvio que en esta escala no podrán existir temperaturas negativas ni nula.

b) Ley de Avogadro: Si tenemos un gas encerrado en un recipiente y mantenemos la presión constante, si aumentamos la cantidad de gas (moles) el volumen deberá aumentar (para que la presión no varíe), es decir:

si  n ,  entonces, el   V         es decir:      V =  K3 x n

donde n es el número de moles de gas y K3 es una constante que sólo depende de la presión y de la temperatura.

 

De las tres expresiones se puede deducir que:

donde R es una constante cuyo valor sólo depende de las unidades elegidas para la presión, volumen, temperatura y cantidad de gas, por ejemplo:

R = 0,082 (atm.litro/mol.K)
R = 1,98    (calorías/mol.K)
R = 8,31    ( julios/mol.K )

los gases que cumplen la ecuación dicha ecuación, se llaman gases ideales o perfectos. No hay ningún gas que cumpla exactamente dicha ecuación, pero la mayoría se acercan bastante a ella.

 

Las condiciones normales de operación se definen como:

P = 1 atm
 
T = 0 ºC = 273 K

sustituyendo en la ecuación de los gases ideales podemos determinar el volumen que ocupará 1 mol de un gas en condiciones normales:

 P . V =  n . R . T

   
     

1 . V = 1 . 0'082  . 273 

V = 22'4 litros

un mol de cualquier gas en c.n. (condiciones normales) ocupa 22'4 litros