¿Cómo calcular la cantidad de vacío que existe entre las moléculas de un gas?

Por Lorenzo Hernández • 4 sep, 2013 • Sección: Preguntas con Respuesta

Para realizar los cálculos voy a elegir la bonita y simétrica molécula de neopentano (C5H12):

Neopentane 3D balls ¿Cómo calcular la cantidad de vacío que existe entre las moléculas de un gas?

Necesitamos saber ciertos datos como su densidad, en condiciones normales (25ºC y 1 atm),  y su masa molar.

densidad ¿Cómo calcular la cantidad de vacío que existe entre las moléculas de un gas?

masa molar ¿Cómo calcular la cantidad de vacío que existe entre las moléculas de un gas?

La masa molar nos indica la masa de un mol de neopentano. Recordad que un mol de cualquier cosa son 6,022·1023 entidades de esa cosa. Así, un mol de granos de arroz son 6,022·1023 granos de arroz, un mol de átomos son 6,022·1023 átomos y un mol de electrones son 6,022·1023 electrones. A este número se le denomina número de Avogadro, en honor al químico Amedeo Avogadro (1776 – 1856), aunque no fue él quien lo calculó (ver “Ni Guillotin inventó la Guillotina ni Avogadro su número). En muchas ocasiones, para ahorrarnos escribir el número, se escribe NA.

Por tanto, como sabemos que en un mol de neopentano hay 6,022·1023 moléculas, podemos calcular cuántas moléculas hay en un centímetro cúbico:

cálculo moléculas ¿Cómo calcular la cantidad de vacío que existe entre las moléculas de un gas?

El siguiente paso es calcular el volumen de una molécula. Esto hay que hacerlo matemáticamente. Si consideramos la molécula esférica cuyo radio es de 3.1 Ångström (1Å=10-10 m) podemos calcular el volumen de una molécula de neopentano:

volumen neopentano ¿Cómo calcular la cantidad de vacío que existe entre las moléculas de un gas?

Si multiplicamos ahora el volumen de una molécula por la cantidad de moléculas obtendremos el volumen real que ocupan todas las moléculas. El resultado es de 0,62 cm3 aprox.

Es decir, el 62 % del espacio está ocupado por las moléculas de neopentano mientras que el 38% es vacío.

¡Casi el 40% es vacío!

Como los gases se pueden comprimir, podemos disminuir este vacío aumentando la presión y disminuyendo el volumen. Es por esto por lo que hay indicar en qué condiciones se indica la densidad.

pixel ¿Cómo calcular la cantidad de vacío que existe entre las moléculas de un gas?

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