LOS GASES

QUE ES UN GAS


Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los recipientes que las contienen. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las propiedades:

• Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.
• Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.
• Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene.
• Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.
• Existen diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.

PROPIEDADES DE LOS GASES

El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir , que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas(V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o numero de moles ( n).

Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:

Recipentes de gas.

1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.

2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.

3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.

4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.

Variables que afectan el comportamiento de los gases

1. PRESIÓN

Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.

La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor.

2. TEMPERATURA

Volumen de un gas.

Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.

La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.

La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.

3. CANTIDAD

La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.

4. VOLUMEN

Es el espacio ocupado por un cuerpo.

5. DENSIDAD

Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.

TIPOS DE GASES 

Debido a sus Propiedades.

Los gases tienen unas propiedades físicas y químicas, las primeras conducen a que los gases sean comprensibles, que ocupen todo el volumen del recinto en donde se encuentren, etc. En cuanto a las propiedades químicas, conducen a la existencia de los siguientes tipos de gases:

   Gases inertes: No arden, no mantienen la combustión y en su seno no es posible la vida, argón, nitrógeno, etc.

  Gases comburentes: Son indispensables para mantener la combustión, oxígeno, protóxido de nitrógeno, etc.         

  Gases combustibles: Arden fácilmente en presencia del aire o de otro oxidante, hidrógeno, acetileno.

  Gases corrosivos: Capaces de atacar a los materiales y destruir los tejidos cutáneos, cloro.

 Gases tóxicos: Producen interacciones en el organismo vivo, pudiendo provocar la muerte a determinadas concentraciones, monóxido de carbono.

Clasificación de los Gases

Establecidas las anteriores premisas, es necesario clasificar los distintos tipos de gases que se emplean:

 ◦      Gas comprimido: Gas o mezcla de gases cuya temperatura crítica es menor o igual a - 10º C.

 ◦      Gas licuado: Gas o mezcla de gases cuya temperatura crítica es mayor o igual a - 10º C.

 ◦      Gas inflamable: Gas o mezcla de gases cuyo límite de inflamabilidad inferior es menor o igual al 13%, o que tenga un campo de inflamabilidad mayor de 12%.

 ◦      Gas tóxico: Aquel cuyo límite de máxima concentración tolerable durante 8 horas/día y 40 horas/semana, (T.L.V.), es inferior a 50 ppm.

 ◦      Gas corrosivo: Aquel que produce una corrosión de más de 6 mm/año, en un acero A33 UNE 36077-73, a una temperatura de 55ºC.

 ◦      Gas oxidante: Aquel capaz de soportar la combustión con un oxipotencial superior al del aire.

 ◦     Gas criogénico: Aquel cuya temperatura de ebullición a la presión atmosférica, es inferior a 40ºC.

A las anteriores definiciones hay que añadir otras que hacen referencia a la utilización propiamente dicha de los gases, y que según el anterior Reglamento de Aparatos a Presión, son las siguientes:

 ◦      Gas industrial: Los principales gases producidos y comercializados por la industria.                              

 ◦      Mezclas de gases industriales: Aquellas mezclas de gases que por su volumen de comercialización y su aplicación, tienen el mismo tratamiento que los gases industriales.

 ◦      Mezclas de calibración: Mezcla de gases, generalmente de precisión, utilizados para la calibración de analizadores, para trabajos específicos de investigación u otras aplicaciones concretas, que requieren cuidado en su fabricación y utilización.


LEY DE LOS GASES

LEYES	POSTULADO	EXPRESIÓN MATEMÁTICA	EJEMPLO		REPRESENTACIÓN GRAFICA
Ley de Boyle - Mariotte	A temperatura constante, el volumen de cualquier gas, es inversamente proporcional a la presión a que se somete.		* Se tiene un volumen de 400 cm3 de oxígeno a una presión de 380 mm de Hg. Qué volumen ocupará a una presión de 760 mm de Hg, si la temperatura permanece constante ? Según la expresión matemática: 380 mm Hg x 400 cm3  = 760 mm Hg x V1 Despejando V1 :
Ley de Charles :	A presión constante, el volumen de una masa dada de gas varia directamente con la temperatura absoluta		*  Se tiene 3 moles de un gas ideal en un recipiente de 700 cm3 a 12°C y calentamos el gas hasta 27°C. Cuál será el nuevo volumen del gas ? Volumen inicial = 700 cm3 Temperatura inicial = 12 + 273 = 285 °K Temperatura final = 27 + 273 = 300 °K De acuerdo con la Ley de Charles, al aumentar la temperatura del gas debe aumentar el volumen: Según la expresión matemática: 700 cm3 x 285°K = V2 x 300°K Despejando V2
Ley de gay-Lussac	A volumen constante , la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura		* Se calienta aire en un cilindro de acero de 20 °C a 42°C. Si la presión inicial es de 4.0 atmósferas ¿Cual es su presión final? Condiciones iniciales: T1 = 273 + 20 = 293 °K;      P1= 40 atm Condiciones finales:             T2 = 273 + 42 = 315°K       ;P2=? Sustituyendo en la ecuación de Gay-Lussac:
Ley combinada de los gases	A partir de la ley combinada podemos calcular la forma como cambia el volumen o presión o temperatura si se conocen las condiciones iniciales  (Pi,Vi,Ti) y se conocen dos de las condiciones finales (es decir, dos de las tres cantidades       Pt, Vt, Tf)			*  Qué volumen ocupará una masa de gas a 150°C y 200 mm Hg, sabiendo que a 50°C y 1 atmósfera ocupa un volumen de 6 litros ?   Condiciones iniciales: V1 = 6 litros P1 = 760 mm Hg T1 = 50 = 273 = 323 K Condiciones finales; V2 = ? P2 = 200 mm Hg T2 = 150 + 273 = 423 K Remplazando:
ley de Dalton	En una mezcla de gases, la presión total es igual a la suma de las presiones parciales	P(total) = P1 + P2 + P3...		*  Dos recipientes de un litro se conectan por medio de una válvula cerrada. Un recipiente contiene nitrógeno a una presión de 400 mm Hg y el segundo contiene oxígeno a una presión de 800 mm Hg. Ambos gases están a la misma temperatura. Qué sucede cuando se habré la válvula ? Suponiendo que no hay cambio de la temperatura del sistema cuando los gases se difunden y se mezclan uno con otro y que los gases no reaccionan, entonces la presión final total será igual a la suma de las presiones parciales de los dos gases : P total = P [N2] + P [O2] P total = 400 mm Hg + 800 mm Hg P total = 1200 mm Hg
Hipótesis de Avogadro	Volúmenes iguales de cualquier gas en las mismas condiciones de temperatura y presión , contienen el mismo numero de moléculas	V = 6.02 x 10 23moléculas (C.N)   V = 22.4 L V α n
Leyes de Graham	Las velocidades de difusión de dos gases a la misma temperatura son inversamente proporcional a raíz cuadrada de sus densidades	El peso molecular es proporcional a la densidad