GASES

GASES

INTRODUCCIÓN

Los gases son en diversos aspectos mucho más sencillos que los líquidos y los sólidos. El movimiento molecular de los gases resulta totalmente aleatorio, y las fuerzas de atracción entre sus moléculas son tan pequeñas que cada una se mueve en forma libre y fundamentalmente independiente de las otras.

Están sujetos a cambios de temperatura y presión, los gases se comportan en forma más previsible que los sólidos y los líquidos.

GAS.- de la palabra latina CHAOS (caos); palabra inventada por el químico flamenco Van Helmont en el siglo XVII, sustancia con fuerza cohesiva nula.

Las características generales de los gases son:

Todos los gases poseen las siguientes características físicas fundamentales para su estudio:

1) Expansión.- se define como el hecho y resultado de extenderse o dilatarse, por lo que no tiene forma o volumen definido, llena completamente cualquier recipiente determinando la forma y volumen, por ejemplo del aire, en forma de esferas, balones, neumáticos y colchones de aire.

2) Compresibilidad.- los gases pueden ser comprimidos hasta volúmenes pequeños. Se consideran los más compresibles de los estados de la materia.

3) Difusión.- tendencia que tienen las sustancias gaseosas puestas en contacto a mezclarse de la forma más desordenada posible. Esta es mínima en los sólidos, mayor en los líquidos y máxima en los gases. La velocidad de difusión de los gases sirve para separarlos de sus mezclas.

Cuando en el laboratorio de Química Analítica Cuantitativa, se prepara gas sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno, profesores, empleados y estudiantes se ponen inquietos y molestos por el olor desagradable que se siente.

Efusión. Un gas escapa rápidamente del recipiente que lo contiene por el más diminuto poro.

4) Baja densidad.- los gases poseen una densidad pequeña, la cual se mide en g/L en el sistema métrico.

Son poco densos, su masa es despreciable frente a la del recipiente que lo contiene, aproximadamente 1 milésima de la densidad de un sólido o un líquido.

Los valores de densidad del oxígeno e hidrógeno gaseosos, líquidos y sólidos indicados en la siguiente tabla constituyen valores característicos a determinadas temperaturas.

O2

H2

ESTADO FÍSICO

T (oC)

d (g/L)

d (g/ml)

T (oC)

d (g/L)

d (g/ml)

GASEOSO

0

1.429

0.001429

0

0.0899

0.000899

LÍQUIDO

-183

1149

1.149

-253

70.8

0.0708

SÓLIDO

-252

1426

1.426

-262

80.7

0.0807

Son muy fluidos (fluidez), las moléculas se desplazan muy fácilmente unas de otras, es el inverso de la viscosidad o la fuerza que se opone al movimiento de las moléculas en los fluidos (líquidos y gases).

Sustancias que existen como gases.- vivimos en el fondo de un océano de aire cuya composición porcentual en volumen es aproximadamente de: 78.095 % de N2, 20,939 % de O2, 0.933 % de Ar, 0.031 de CO2 y 0.002% de los gases nobles.

La composición porcentual en peso es aproximadamente de: 75.527 % de N2,

23. 140 % de O2, 1.284 % de Ar, 0.047 de CO2 y 0.002% de gases nobles.

daire = 1.293 g/L

El H2, N2, O2, F2, CL2 existen como moléculas diatómicas gaseosas. Todos los elementos del grupo 18, los gases nobles, son monoatómicos: Ar, He, Ne, Kr, Xe y Rn.

Un alótropo del oxígeno, el Ozono (O3), también es un gas a temperatura ambiente.

ALOTROPÍA.- Es el polimorfismo de los elementos químicos, es decir, las diferentes formas de un mismo elemento químico.

Se debe a:

1.- Diferente sistema cristalino; ej: el azufre cristaliza en el sistema rómbico y monoclínico.

2. Diferente estructura molecular en el líquido; ej: S8 azufreגּ, S4 azufre π, Sn azufre ù.

3. Diferentes átomos en la molécula; ej: O, O2, O3.

Los alotrópos tienen diferentes propiedades físicas.

De los gases que se indican sólo el O2 es esencial para la vida. El sulfuro de hidrógeno (H2S) y el cianuro de hidrógeno (HCN) son muy venenosos, en tanto otros como el CO, CO2, O3, SO2, resultan un poco menos tóxicos. La mayoría de los gases son incoloros, con excepción del F2, Cl2 y NO2. El color café oscuro del NO2 es visible a veces en el aire contaminado.

Consulta: Escribir la ecuación de la reacción de obtención de los siguientes compuestos:

1. gas sulfihídrico

2. cianuro de hidrógeno

3. monóxido de carbono

4. Anhídrido carbónico

5. Anhírido sulfuroso

6. ozono

7. dióxido de nitrógeno.

Los compuestos iónicos no existen como gases a 25 0C y 1 atm, porque los cationes y aniones en un sólido iónico se hallan unidos por fuerzas electrostáticas muy fuertes. Para vencer estas atracciones se necesita aplicar una gran cantidad de energía que en la práctica significa calentar demasiado al sólido. En condiciones normales, lo único factible es fundir el sólido, por ejemplo, el NaCl se funde a una temperatura alta: 802 0C. Para que hierva, se debe elevar la temperatura a más de 1000 0C.

El comportamiento de los compuestos moleculares es más variado; algunos por ejemplo como: CO, CO2, HCl, NH3 y CH4, son gases, pero la mayoría son líquidos o sólidos a T ambiente (17 0C). Sin embargo, por calentamiento se convierten en gases con mayor facilidad que los compuestos iónicos.

Consulta:

Composición de los siguientes gases:

1. Gas de agua

2. Gas del alumbrado

3. Gas de coquerías

4. Gas hilarante (de la risa)

5. Gas mostaza

6. Gas natural

7. Gas de los pantanos

8. Polvos de gas

FACTORES (VARIABLES) QUE INTERVIENEN EN EL ESTADO GASEOSO

Las leyes que norman este comportamiento han desempeñado un importante papel en el desarrollo de la teoría atómica de la materia (T. A. M.) y la teoría cinética molecular de los gases, (T. C. M.)

El estado gaseoso es el que ha sido definido con precisión en términos físicos y químicos debido a que su estudio se realiza a partir de un supuesto teórico, los llamados GASES IDEALES o gases perfectos, a partir de los cuales se establece una serie de leyes y expresiones matemáticas que permiten determinar características y constantes que

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