Cómo calcular las presiones parciales utilizando la ley de Dalton

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Por Peter J. Mikulecky, Chris Hren

Cuando los gases se mezclan, cada gas individual dentro de la mezcla aporta una presión parcial, y sumando las presiones parciales se obtiene la presión total. Esta relación se resume en la ley de Dalton de presiones parciales para una mezcla de gases individuales:

Esta relación tiene sentido si se piensa en la presión en términos de teoría molecular cinética. La adición de una muestra gaseosa a un volumen particular que ya contiene otros gases aumenta el número de partículas en ese espacio. Debido a que la presión depende del número de partículas que colisionan con las paredes del contenedor, el aumento del número de partículas aumenta la presión proporcionalmente.

No hay ninguna unidad de presión específica que tenga que usar cuando tenga problemas con la ecuación de presiones parciales de Dalton. Mientras las unidades de presión de todos los gases sean las mismas, puedes irte. Sin embargo, si todas las presiones dadas no están en las mismas unidades, entonces debe tener lugar alguna conversión.

Aquí hay un ejemplo: Un químico diseña un experimento para estudiar la química de la atmósfera de la Tierra primitiva. Construye un aparato para combinar muestras puras de los gases volcánicos primarios que formaron la atmósfera hace miles de millones de años: dióxido de carbono, amoníaco y vapor de agua. Si las presiones parciales de estos gases son 50 kPa, 80 kPa y 120 kPa, respectivamente, ¿cuál es la presión de la mezcla resultante?

Por muy difícil que pueda resultar la química atmosférica temprana de la Tierra, este problema en particular es simple. La ley de Dalton establece que la presión total es simplemente la suma de las presiones parciales de los gases componentes:

Por lo tanto, la presión de la mezcla resultante es de 250 kPa.

Aquí hay otro problema: Un químico agrega polvo sólido de zinc a una solución de ácido clorhídrico para iniciar la siguiente reacción:

El químico invierte un tubo de ensayo y sumerge la boca abierta en el vaso de reacción para recoger el gas hidrógeno que burbujea de la solución. La reacción procede al equilibrio. Al final del experimento, los niveles de agua dentro y fuera del tubo son iguales. La presión en el laboratorio es de 101,325 kPa, y la temperatura de todos los componentes es de 298 K. La presión de vapor del agua a 298 K es de 3,17 kPa. ¿Cuál es la presión parcial del gas hidrógeno atrapado en el tubo?

El sistema se ha equilibrado, por lo que el interior del tubo contiene una mezcla gaseosa de gas hidrógeno y vapor de agua. Debido a que los niveles de agua dentro y fuera del tubo son iguales, usted sabe que la presión total dentro del tubo es igual a la presión ambiente del laboratorio, 101.325 kPa. La presión total incluye las contribuciones de presión parcial del gas hidrógeno y del vapor de agua. Establece una ecuación usando la ley de Dalton, reordena la ecuación para resolver la presión del gas de hidrógeno, conecta tus números y resuelve:

Por lo tanto, la presión parcial del gas hidrógeno atrapado en el tubo es de 98,1 kPa.

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