Cómo calcular la densidad de un gas

La densidad es la masa por unidad de volumen. Encontrar la densidad de un gas es lo mismo que encontrar la densidad de un sólido o líquido. Tienes que saber la masa y el volumen del gas. La parte difícil con los gases es que a menudo se te dan presiones y temperaturas sin mencionar el volumen. Tienes que averiguarlo a partir de la otra información.

Este problema de ejemplo mostrará cómo calcular la densidad de un gas cuando se le da el tipo de gas, la presión y la temperatura.

Pregunta: ¿Cuál es la densidad del gas de oxígeno a 5 atm y 27 °C?

Primero, escribamos lo que sabemos:

El gas es gas de oxígeno o O2.
La presión es de 5 atm
La temperatura es de 27 °C

Empecemos con la fórmula de la Ley del Gas Ideal.

PV = nRT

donde
P = presión
V = volumen
n = número de lunares de gas
R = constante de gas (0,0821 L-atm/mol-K)
T = temperatura absoluta

Si resolvemos la ecuación para el volumen, obtenemos:

V = (nRT)/P

Sabemos todo lo que necesitamos para encontrar el volumen ahora, excepto el número de lunares de gas. Para encontrar esto, recuerde la relación entre el número de lunares y la masa.

n = m/MM

donde
n = número de lunares de gas
m = masa de gas
MM = masa molecular del gas

Esto es útil ya que necesitábamos encontrar la masa y conocemos la masa molecular del gas oxígeno. Si sustituimos n en la primera ecuación, obtenemos:

V = (mRT)/(MMP)

Dividir ambos lados por m:

V/m = (RT)/(MMP)

Pero la densidad es m/V, así que voltea la ecuación para obtener:

m/V = (MMP)/(RT) = densidad del gas.

Ahora necesitamos insertar los valores que conocemos.

MM de gas de oxígeno u O2 es 16+16 = 32 gramos/mol
P = 5 atm
T = 27 °C, pero necesitamos la temperatura absoluta.
TK = TC + 273
T = 27 + 273 = 300 K

m/V = (32 g/mol – 5 atm)/(0.0821 L-atm/mol-K – 300 K)
m/V = 160/24.63 g/L
m/V = 6.5 g/L

Respuesta: La densidad del gas de oxígeno es de 6,5 g/L.

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