Los estados fundamentales de la materia son: sólido líquido y gaseoso.

CAPITULO v

GASES

ORLANDO VERGEL PORTILLO

INGENIERO QUÍMICO MSc

5.GASES.

Los estados fundamentales de la materia son: sólido líquido y gaseoso.

El estado sólido caracterizado por tener forma  y volumen constante. Debido a que en este estado se presentan las máximas fuerzas intermoleculares de atracción, los sólidos presentarán las mayores densidades y un mayor ordenamiento molecular.

El estado líquido se caracteriza por tener volumen definido pero forma variable.

El estado gaseoso en el que tanto la forma como el volumen son variables. Debido a que en este estado se presentan las mínimas fuerzas intermoleculares de atracción, los gases presentarán las menores densidades, las mayores velocidades de difusión y el mayor desorden a nivel molecular.

Además de estos tres estados fundamentales de la materia existe el estado pastoso que es un estado intermedio entre el estado sólido y líquido y es característico de las grasas y los aceites pesados y el estado de plasma que es un estado formado por iones a altas temperaturas y que se encuentra en el sol y las estrellas.

Se denominan estados condensados al estado sólido y líquido, debido a que presentan las mayores densidades. Las partículas constituyentes de los sólidos ocupan posiciones fijas y carecen de movimiento. En los líquidos y los gases las moléculas poseen movimiento y pueden fluir, por lo que se les denomina fluidos.

5.1 PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LOS GASES   

El volumen ocupado por un gas depende del número de moles, la presión y la temperatura. Estas cuatro propiedades están relacionadas entre sí, de tal manera que conocidas tres de ellas se puede determinar la cuarta.

5.1.1 Volumen. Los gases, debido a su mayor compresibilidad y dilatación térmica, comparados con los líquidos y sólidos, ocupan volúmenes que dependen muy sensiblemente de la temperatura y la presión.

5.1.2 Presión. La presión se define como la fuerza por unidad de área. La presión ejercida por un gas se define, desde el punto de vista molecular, como el número de colisiones ó choques moleculares contra el recipiente que lo contiene, por unidad de área.

                                                                 No. de choques

P = ------------------------------

                                                                       A

5.1.3 Temperatura. La temperatura es el factor que determina la dirección del flujo del calor. Para medir la temperatura de un cuerpo, se pueden utilizar los termómetros de mercurio, aprovechando que esta sustancias como muchas otras, se dilata cuando aumenta la temperatura y se comprime cuando ésta disminuye.

5.2 – GASES IDEALES .

Un gas ideal es aquel en el que no existen fuerzas intermoleculares de atracción, lo cual ocurre bajo las siguientes circunstancias:

1. Cuando el gas ocupa grandes espacios y las moléculas están separadas entre si por grandes espacios en comparación con su tamaño. Esto ocurre en cualquier gas a bajas presiones.

1. Cuando las moléculas se mueven a altas velocidades y por lo tanto son despreciables las fuerzas intermoleculares de atracción. Esto ocurre a altas temperaturas.

Por lo tanto podemos concluir que cualquier gas bajo condiciones de bajas presiones y altas temperaturas se comportará como un gas ideal.

Cuando un gas se encuentra a presiones altas y temperaturas bajas aparecen las fuerzas intermoleculares de atracción las cuales se incrementan a medida que la presión aumente y la temperatura disminuye, hasta el punto en el que el gas se licua. Bajo estas condiciones el gas se considera real.

5.3 LEYES DE LOS GASES IDEALES

Para los gases ideales, que son todos los gases a altas temperaturas y presiones bajas, existen una serie de leyes que relacionan las cuatro propiedades fundamentales de los gases, estas leyes se conocen como leyes de los gases ideales y son las siguientes:

5.3.1 Ley de Boyle. Robert Boyle en 1662, descubrió que cuando en un gas se mantienen constantes la temperatura y el número de moles, el volumen es inversamente proporcional a la presión.

                                            1

V  ____            ó lo que es igual           P * V = K

                                            P

Consideremos una muestra de gas confinado en un sistema cilindro pistón,  a una presión P1 y ocupando un volumen inicial V1; para este gas si incrementamos la presión al doble de la inicial observaremos que su volumen  se reduce a la mitad siempre y cuando la temperatura permanezca constante.

                         P1[pic 1]

[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

                                                                    P2[pic 8]

[pic 9]

                           V1[pic 10]

                                                                         V2

[pic 11][pic 12]

P1V1 = P2V2

Graficando P vs. V, tendremos el siguiente comportamiento a temperatura constante. Obtenemos una familia de curvas de temperatura constante, llamadas las isotermas del gas ideal.

[pic 13]

                              P[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

                                                                                                              T3

                                                                                                           T2

...