INTRODUCCIÓN

En el universo todo está formado por materia; es tolo lo que ocupa un lugar en el espacio, tiene peso y principalmente “no se crea ni se destruye; solo se transforma. Esta materia la podemos encontrar en tres estados de agregación o estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Aunque últimamente se han logrado descubrir un estado más que se lo llama plasmático.

Para comprender todos estos cambios físicos que tiene la materia, es necesario entender algo llamado Teoría Cinética de la Materia. También se la conoce como Teoría Cinético-Molecular, a lo largo de la investigación trataremos solo algunos aspectos sobre ella. Uno de los conceptos básicos de la teoría argumenta que átomos y moléculas poseen una energía cinética o de movimiento, que percibimos en la temperatura. Es decir, que mientras más energía hay, mayor movimiento molecular y por la tanto mayor su temperatura. Pero lo que queremos entender es cómo es que cambian estos estados. La forma más sencilla para explicarlo es: cohesión y repulsión de las moléculas.  Si las moléculas son dominadas por la fuerza de cohesión y existen muy pocos espacios intermoleculares, entonces será estado sólido; si estas moléculas presentan un equilibrio entre fuerzas de cohesión y repulsión, será estado líquido; y si las moléculas se mueven libremente predominando la fuerza de repulsión y existen grandes espacios intermoleculares, estaríamos hablando del estado gaseoso.

Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de estos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.

En esta ocasión el tema principal de nuestra investigación será: el estado gaseoso. 

Propiedades generales de los gases

·         FORMA

Poseen una alta entropía (desorden molecular) debido a las fuerzas de expansión y cohesión, por lo tanto tienen  grandes espacios moleculares.

Debido a su nivel de expansibilidad  adoptan la forma y el volumen del recipiente o lugar en donde se encuentren.

·         VOLUMEN

Por su comprensibilidad el volumen de un gas se puede reducir fácilmente si se aplica una fuerza externa, esto se debe a un fenómeno que ya mencionamos: los espacios intermoleculares.

Es muy fácil que varios gases se mesclen uniformemente en un solo recipiente, formando un nuevo gas y cambiando sus características.

·         DIFUCIÓN

Debido a su a su difusión las moléculas de un gas se pueden trasladar a través de un cuerpo material, por su alta energía cinética y entropía. Por ejemplo el Co2  en las bebidas gaseosas, el H2 en el Pt (platino), gas lacrimógeno en el aire.

·         DENSIDAD

Los gases son muy livianos en comparación con los cuerpos líquidos y sólidos. Se dilatan, porque la energía cinética de sus moléculas es proporcional a la temperatura aplicada.

En resumen existen varios aspectos que afectan el comportamiento de un gas, los cuales son: volumen, densidad, presión, temperatura, cantidad. Todo esto se lo explicara a lo largo de la investigación.

Leyes de los gases

Las primeras leyes de los gases fueron desarrolladas a finales del siglo XVII, cuando los científicos realizaron trabajos con los gases reales y se dieron cuenta de que existía una relación entre presión, temperatura y volumen de una muestra de gas se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los gases.

Como una necesidad para explicar estas leyes experimentales, los científicos tuvieron que crear una teoría cinético-molecular e inventar un modelo perfecto de gas (gas ideal).

Las principales leyes que rigen el estado gaseoso son:

a)      Ley de Boyle o Boyle Mariotte

b)      Ley de Charles

c)      Ley de Gay-lussac

d)     Ley combinada- Ecuación general    

e)      Hipótesis y número de Avogrado

f)       Ley de Dalton

g)      Ley de Graham

a)      Ley de Robert Boyle(1662): Proceso isotérmico. Presión y volumen de un gas

Iso= igual

Termo= temperatura

La ley de Boyle muestra que:

Para una cierta cantidad de gas a una temperatura constante (proceso isotérmico), el volumen del gas es inversamente proporcional a la presión de dicho gas.

Esto significa que si la presión aumenta, el volumen reduce en la misma proporción. Esta relación matemáticamente se la expresa:

V=constante x 1  ó  VP=constante                               p

 

El estado inicial y el estado final de cualquier gas se puede expresar mediante la ecuación:

P1 x V1 = P2 x V2  o también   V1 = P2                                                                        V2         P1

 

P1 = Presión inicial

P2=  Presión final

V1= Volumen Inicial

V2= Volumen final

Por lo tanto el volumen varía inversamente proporcional a la temperatura.

b)     Ley de Charles(1787): Proceso isobárico. Temperatura y volumen de un gas

Iso= igual

Barico= presión

  

Para una cierta cantidad de gas a una presión constante(proceso isobárico),los volúmenes de los gases son directamente proporcionales a sus temperaturas absolutas.

Es decir que al duplicar la temperatura absoluta de 150 a 300k, el volumen del gas también se duplica.

Esta ley se fundamenta en el principio  que dice que todo cuerpo por acción  del calor se dilata. La Ley de Charles, matemáticamente tiene la siguiente fórmula:

V = contante (K) T

 

El estado inicial y final de cualquier gas se expresa así:

V1 = V2     o también   V1 x T2=  V2 x T1 T1     T2

 

Por lo tanto, el volumen varía directamente proporcional a la temperatura.

c)      Ley de Gay-Lusacc(1802): Proceso isocórico o isométrico.  Presión y temperatura de un gas

Iso= igual

Metri= volumen

Si el volumen de un gas permanece constante (proceso isocórico), las presiones que ejercen los gases son directamente proporcionales a sus temperaturas absolutas.

Es decir; que al reducir la temperaturas de 200 a 100 K, la presión del gas también se reduce en la misma proporción. Matemáticamente, esta ley se expresa:

P = constante (k) T

 

El estado inicial y final de P y T de cualquier gas o volumen constante, se expresa con la fórmula:

P1 = P2    o también   P1 x  T2 = P2 x T1 T1    T2

 

Por lo tanto, la presión aumenta directamente proporcional a la temperatura.

Gases Reales

ÒSon aquellos que se encuentran en la naturaleza y sus moléculas están sujetas a las fuerzas de cohesión y repulsión.
ÒNo se expanden infinitamente, sino que llega un momento en el que no ocuparían más volumen.
ÒEl comportamiento de un gas suele concordar más con el comportamiento ideal cuanto más sencilla sea su formula química y cuanto menos sea su reactividad.
ÒTambién ser pierde idealidad o el gas se hace real, en condiciones extremas como: altas presiones o temperaturas.

EJERCICIOS 

1. En un recipiente de 1 L, a 2 atm de presión y 300 K de temperatura, hay 2,6 g de un gas. ¿Cuál es la masa molecular del gas?

2. La ley de Boyle establece que la presión y el volumen de un sistema gaseoso son inversamente proporcionales. Según esto, si aumentamos el volumen de un gas al doble, ¿qué le ocurre a la presión del mismo?

3. En el envase de cualquier aerosol podemos leer que no debemos arrojarlo al fuego ni aún vacío. ¿Por qué el fabricante está obligado a hacer esa advertencia? ¿En qué ley de los gases te basarías para explicar la advertencia?

4. Se introducen 3,5 g de nitrógeno,   en un recipiente de 1,5 L. Si la temperatura del sistema es de 22 ºC, ¿cuál es la presión del recipiente? Si calentamos el gas hasta los 45 ºC, ¿cuál será la nueva presión si el volumen no varía?

5. Un gas ocupa un volumen de 250 mL a la temperatura de 293 K. ¿Cuál será el volumen que ocupe cuando su temperatura sea de 303 K? Enuncia la ley de los gases que usas para hacer el problema.

BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA

·         Libros:

GARZÓN, Guillermo. FUNDAMENTOS DE QUÍMICA GENERAL 2°Edi.

Litoarte. Naucalpan de Juárez, Edo. De México. 53519                       

Ministerio De Educación Del Ecuador. FÍSICA Y QUÍMICA. 1°Edi. 2°de Bachillerato. EditoGRAM S.A. Quito Ecuador.

·         Paginas:

Propiedades de los gases:

http://www.fullquimica.com/2011/10/propiedades-generales-de-los-gases.html

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/3075/Capitulo4.pdf

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/GasesPropiedades.htm

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/GasesModeloCorpuscular.htm

Leyes de los gases:

http://www.monografias.com/trabajos91/leyes-gases-quimica/leyes-gases-quimica.shtml

http://html.rincondelvago.com/leyes-de-los-gases.html

http://www.emagister.com/curso-iniciacion-fisica/presion-gases