GASES
Un gas es una sustancia que cumple con las condiciones siguientes:
Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que lo 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.
Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.
Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.
Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.
El volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o numero de moles (n).
Variables que afectan el comportamiento de los gases
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.
Temperatura
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 los gases se expresa en grados kelvin.
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.
Volumen
Es el espacio ocupado por un cuerpo.
Densidad
Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las principales variables de un gas con base a las experiencias de laboratorio realizadas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T).
La ley de Boyle - Mariotte: Esta ley dice que, si se mantiene la temperatura constante, cuando se aumenta la presión de un gas ideal, su volumen disminuye en la misma proporción. Es decir:
La ley de Gay-Lussac: Esta ley dice que, si se mantiene el volumen constante, la presión de un gas aumenta en la misma proporción en la que aumenta su temperatura absoluta:
La ley de Charles: Según esta ley, si se mantiene la presión constante, el volumen del gas aumentará en la misma proporción en que aumente su temperatura absoluta:
Al aplicar las propiedades de la proporcionalidad, se obtiene la ecuación de los gases:
Con esta ley combinada se puede calcular la forma como cambia el volumen, la presión o la temperatura, si se conoce las condiciones iniciales ( V1, T1 y P1 ) y dos de las condiciones finales ( V2, T2 y P2 ) o lo contrario.
Si combinamos las tres leyes en una sola expresión, tenemos la ecuación de estado de los gases ideales:
La constante ha sido determinada experimentalmente, se llama constante del gas ideal y se representa como R.
R = 0.0821 L× atm/K×mol
n es el número de moles del gas.
T es la temperatura expresada en °K.
V es el volumen ocupado expresado en litros.
P es la presión expresada en atmósferas, mm de Hg, Pascal, etc.
Ejemplo: Una muestra de gas ocupa un volumen de 300 ml, a una presión de 920 mm de Hg y a una temperatura de 14 º C. Si se disminuye la presión a 780 mm de Hg ¿cuál es el volumen del gas?
Solución:
Se ordenan los datos y se escoge cual es la fórmula que podemos utilizar para hallar el nuevo volumen.
V1 = 300 ml.
P1 = 920 mm de Hg.
T = constante porque no varía.
P2 = 780 mm de Hg.
V2 = ?
Despejamos V2 y reemplazamos los datos en la fórmula:
PREGUNTA: 5 moles de etano se encuentran en un recipiente de 1 litro de capacidad a una temperatura de 300 °K. Responda: ¿cuál es la presión del gas?