ESTADO GASEOSO

 

LOS GASES QUE NOS RODEAN, ¿EXISTEN?

 

·         El comportamiento de los gases obedecen a las características y propiedades que fueron estudiadas por diferentes personajes desde los antiguos griegos.

·         La palabra gas fue inventada en el siglo XVII por el científico flamenco Jan Baptista van Helmont.

·         Muchos científicos de la época comenzaron a estudiar las propiedades físicas de los gases. Se estableció que tenían masa (antes suponían que no) como el resto de los materiales y se inició el estudio de la «química neumática».

·         El físico y matemático italiano Evangelista Torricelli demostró que el aire ejercía presión sobre una columna de mercurio e inventó el barómetro. De esta manera se establecieron empíricamente las leyes de los gases que relacionan las distintas variables que los caracterizan (temperatura, volumen, presión y cantidad de gas).

·         En 1738 Daniel Bernouilli dedujo la Ley de Boyle aplicando a las moléculas las leyes del movimiento de Newton, pero su trabajo fue ignorado durante más de un siglo.

·         Émile Clapeyron  formuló la ley ideal para todos los gases (“Ley de los gases ideales”) en 1834.

·         Finalmente, los experimentos de Joule demostrando que el calor es una forma de energía hicieron renacer las ideas sostenidas por Bernouilli y en el período entre 1848 y 1898, Joule, Clausius, Maxwell y Boltzmann desarrollaron la teoría cinético-molecular. La teoría cinética fue enunciada para justificar las propiedades y el comportamiento de los gases, aunque posteriormente se extendió también a los líquidos y los sólidos. Se basa en una serie de afirmaciones y postulados que se consideran válidos por que explican los hechos experimentalmente observados.

Estos postulados son los siguientes:

POSTULADOS	ILUSTRACIÓN
1. Los gases están constituidas por partículas pequeñísimas, independientes, y que se mueven continuamente en movimiento aleatorio y en línea recta, siempre y cuando no choquen entre ellas o con las paredes del recipiente.
2. El volumen de las partículas se considera despreciable comparado con el volumen del gas.
3. Entre las partículas no existen fuerzas atractivas ni repulsivas, choques elásticos
4. Los choques de las moléculas son elásticos, no hay pérdida ni ganancia de energía cinética, también conservan su cantidad de movimiento.
5. La Ec media de las partículas es proporcional a la temperatura absoluta del gas: La temperatura del gas viene determinada por la energía cinética que poseen las partículas y es mayor cuando mayor sea la velocidad media de estas.

     Concepto de gas: Se denomina gas al estado de agregación de la materia compuesto principalmente por moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, lo que hace que los gases no tengan volumen y forma definida, y se expandan libremente hasta llenar el recipiente que los contiene.

En algunos diccionarios el término gas es considerado como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos: vapor se refiere estrictamente a aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante.

Para poder percibir el olor de un material, éste tiene que llegar en forma de gas a las fosas nasales; otros gases se reconocen por el color, por ejemplo, los vapores de yodo. Sin embargo, los gases más conocidos como: oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y el dióxido de carbono son incoloros e inodoros.

Propiedades de los gases

Cuando se comparan entre sí las propiedades de las sustancias gaseosas conocidas, se llegan a establecer las más comunes que son las siguientes:

- Expansibilidad: Propiedad que les permite ocupar todo el volumen que hay disponible. Un gas ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene debido a la alta energía cinética traslacional de las moléculas.

- Compresibilidad: Posibilidad de ocupar un volumen mínimo al hacer fuerza sobre ellos, es posible así acercar más las partículas de tal manera que el volumen del gas sea menor. Esta propiedad de los gases se explica debido a la existencia de grandes espacios intermoleculares.

- Difusión: Mezclarse completamente entre ellos. (Esta implicada en el aire, en la propagación de Los olores por el aire, etc.) .

- Efusión: Consiste en la salida de moléculas gaseosas a través de pequeñas aberturas u orificios practicados en la pared del recipiente que contiene el gas. Por ejemplo un neumático se desinfla cuando el aire comprimido se efunde a través de un orificio causado por un clavo u otro objeto similar.

-Mayor volumen: Las partículas del gas están separadas y no hay fuerza de atracción entre ellas.

-Baja densidad: Si hay pocas partículas por unidad de volumen, hay poca masa por unidad de volumen.

-Los gases ejercen presión: Las partículas  de un gas se mueven constantemente y en todas direcciones de manera infinita hasta llenar el recipiente que las contiene. Ellas colisionan unas con otras y con el recipiente, aplicando una fuerza sobre un área determinada, o sea ejercen presión

Según la Teoría Cinética, las partículas en estado gaseoso se mueven con total libertad y tiende a expandirse, por lo que es difícil medir la cantidad de un gas. Para solucionar este problema los científicos recurren a tres variables macroscópicas (volumen, temperatura y presión) que se pueden relacionar con variables submicroscópicas  ( el número de choques de las partículas y la velocidad de estas). Veamos estos conceptos:  

VARIABLES DE ESTADO	UNIDADES	EQUIVALENCIAS
PRESIÓN: (P) Según la  teoría cinética indica el número de choques por unidad de tiempo de las partículas del gas con las paredes del recipiente.	Pa (S. I.), atm, mm Hg (Torr) lb/plg2 (psie) (S. Inglés)	1 atm = 101 300 Pa 1 atm = 760 mm Hg (Torr) 1 atm = 14,7 lb/plg2 (Psies)
VOLUMEN: (V) Es el espacio que ocupan las partículas del gas. Como el gas tiende a expandirse, el volumen será el mismo del recipiente	m3 , L	1 m3 = 1000 L 1 L = 1000 mL
TEMPERATURA: (T) Según la teoría cinética, la temperatura mide la velocidad de las partículas del gas.	K, ºC	T (K) = º C +273
NÚMERO DE MOLES: (n)	Mol	mol

 

Termómetro Celsius-Kelvin. Pixabay                 Manómetro    y          Barómetro

 

 

 

 

 

Leyes de los gases

Los científicos para estudiar los gases se centraron en estas tres magnitudes, dejaron una fija y vieron como se relacionaban las otras dos. Esta investigación por parte de los científicos dio lugar a las leyes de los gases

¿Qué es un gas ideal?

Para poder aplicar las leyes de los gases se debe definir qué es un gas ideal. Un gas ideal es un gas teórico compuesto de partículas que se mueven al azar y que no interactúan entre ellas. Los gases en general se comportan de manera ideal cuando se encuentran a altas temperaturas y bajas presiones. Esto es debido a la disminución de las fuerzas intermoleculares.

Cuando un gas se encuentra a muy baja temperatura y/o bajo condiciones de presión extremadamente altas ya no se comporta de forma ideal. Bajo estas condiciones las leyes de los gases no se cumplen.

Condiciones estándar

Nos referimos a condiciones estándar cuando una sustancia se encuentra a 1 atm de presión y 273 K de temperatura (es decir, 0ºC) tiene un volumen de 22,4 L por mol de sustancia.                   

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Fuente:  ResearchGate, " Filatelia y Didáctica de la Química: un  ejemplo con los Gases  Ideales

	LEY DE GRAHAM

 

                 

 

 

                  Thomas Graham químico británico