(TEMA 1) 1. Sabiendo que la molécula de oxígeno es más voluminosa que la de hidrógeno, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?
(A). Una de las dos sustancias no cumple la hipótesis de Avogadro.
(B). En las mismas condiciones de p y T, un mol de moléculas de gas oxígeno ocupa un volumen no muy diferente al que ocupa un mol de moléculas de gas hidrógeno.
(C). En las mismas condiciones de p y T para ambos gases, un volumen V de oxígeno contiene menos moléculas que el mismo volumen de hidrógeno.
(D). Aumentando la presión a unas 1000 atm y bajando la temperatura a 0º C podemos conseguir que el volumen de los átomos de oxígeno se haga igual que el de los átomos de hidrógeno.
Solución: B. El volumen de un átomo depende, esencialmente, del número de electrones que tiene. Cuantos más electrones, más capas se van necesitando para alojarlos, con lo que, en general, su volumen se incrementa. Lo mismo cabe decir de las moléculas. El hecho de aumentar la presión no va a hacer que las capas electrónicas se “compriman” y cambie el volumen ocupado por los electrones. Lo que sí es cierto es que, en las mismas condiciones de p y T, volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas contienen el mismo número de moléculas; esa es la hipótesis de Avogadro en su formulación actual. Por lo tanto, no es correcta la afirmación de que “un volumen V de oxígeno contiene menos moléculas que el mismo volumen de hidrógeno”, pues contendrá aproximadamente las mismas. Y sí es correcto que 1 mol de moléculas de oxígeno ocupan el mismo volumen que 1 mol de moléculas de hidrógeno, ya que 1 mol de O2 contiene aproximadamente igual número de moléculas que 1 mol de H2. La afirmación es una consecuencia directa de la hipótesis de Avogadro.
(TEMA 2) 2. El peso atómico del H es aproximadamente 1. ¿Cuál de las siguientes cantidades contiene más átomos de gas hidrógeno?
(A). 112 L de gas hidrógeno en condiciones normales
(B). 7 gramos de gas H2
(C). 6 moles de átomos de hidrógeno
(D). Tres veces la constante de Avogadro de moléculas de hidrógeno
Solución: A. Dado que un mol de un gas ideal ocupa en condiciones normales 22,4 L, 112 L de gas H2 en condiciones normales equivaldrán aproximadamente a 5 moles de moléculas H2 o, lo que es lo mismo, a 10 moles de átomos H. Si el H2 se comportara como un gas ideal, no habría que decir “aproximadamente”, sino “exactamente”. De todos modos, la aproximación es bastante buena porque los gases de bajo peso molecular pueden ser tratados como gases ideales dentro de una tolerancia razonable. Por otra parte 7 gramos de gas H2 equivalen a 3,5 moles de moléculas de este gas (ya que su peso molecular es muy aproximadamente igual a 2): Eso supone 7 moles de átomos de H. Finalmente, tres veces la constante de Avogadro de moléculas de hidrógeno son 3 moles de moléculas de hidrógeno, equivalentes a 6 moles de átomos de hidrógeno.
