Cómo calcular la densidad de un gas

Si se conoce la masa molecular de un gas, la ley del gas ideal puede manipularse para encontrar la densidad del gas. Es solo una cuestión de conectar las variables correctas y realizar algunos cálculos.

Conclusiones clave: cómo calcular la densidad del gas

• La densidad se define como masa por unidad de volumen.
• Si sabe cuánto gas tiene y su volumen, el cálculo es fácil. Por lo general, solo tiene información implícita y necesita usar la ley de gases ideal para encontrar los bits faltantes.
• La ley de los gases ideales es PV = nRT, por lo que si conoce suficientes valores, puede calcular el volumen (V) o la cantidad de moles (n). A veces tienes que convertir la cantidad de moles a gramos.
• La ley de los gases ideales puede usarse para aproximar el comportamiento de los gases reales, pero siempre hay un poco de error en el resultado..

Cómo calcular la densidad del gas

¿Cuál es la densidad de un gas con masa molar de 100 g / mol a 0.5 atm y 27 grados Celsius??

Antes de comenzar, tenga en cuenta lo que está buscando como respuesta en términos de unidades. La densidad se define como la masa por unidad de volumen, que se puede expresar en términos de gramos por litro o gramos por mililitro. Es posible que deba hacer conversiones de unidades. Esté atento a los desajustes de unidades cuando inserte valores en ecuaciones.

Primero, comience con la ley de los gases ideales:

PV = nRT

donde P = presión, V = volumen, n = número de moles de gas, R = constante de gas = 0.0821 L · atm / mol · K, y T = temperatura absoluta (en Kelvin).

Examina las unidades de R cuidadosamente. Aquí es donde mucha gente se mete en problemas. Obtendrá una respuesta incorrecta si ingresa una temperatura en grados Celsius o presión en Pascales, etc. Siempre use atmósfera para presión, litros para volumen y Kelvin para temperatura.

Para encontrar la densidad del gas, necesita saber la masa del gas y el volumen. Primero, encuentra el volumen. Aquí está la ecuación ideal de la ley de los gases reorganizada para resolver V:

V = nRT / P

Después de haber encontrado el volumen, debes encontrar la masa. El número de lunares es el lugar para comenzar. El número de moles es la masa (m) del gas dividido por su masa molecular (MM):

n = m / MM

Sustituya este valor de masa en la ecuación de volumen en lugar de n:

V = mRT / MM · P

La densidad (ρ) es masa por volumen. Divide ambos lados entre m:

V / m = RT / MM · P

Luego invierta la ecuación:

m / V = ​​MM · P / RT
ρ = MM · P / RT

Ahora tiene la ley de gases ideal reescrita en una forma que puede usar con la información que se le proporcionó. Para encontrar la densidad del gas, simplemente conecte los valores de las variables conocidas. Recuerde usar la temperatura absoluta para T:

27 grados Celsius + 273 = 300 Kelvin
ρ = (100 g / mol) (0.5 atm) / (0.0821 L · atm / mol · K) (300 K) ρ = 2.03 g / L

La densidad del gas es 2.03 g / L a 0.5 atm y 27 grados Celsius.

Cómo decidir si tiene un gas real

La ley de los gases ideales está escrita para gases ideales o perfectos. Puede usar valores para gases reales siempre que actúen como gases ideales. Para usar la fórmula para un gas real, debe estar a baja presión y baja temperatura. El aumento de la presión o la temperatura aumenta la energía cinética del gas y obliga a las moléculas a interactuar. Si bien la ley de los gases ideales aún puede ofrecer una aproximación en estas condiciones, se vuelve menos precisa cuando las moléculas están juntas y excitadas.