USOS     

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.
  
  

RESÚMEN HASTA EL MOMENTO

GASES IDEALES Y GASES REALES

GAS IDEAL

Los gases ideales son los que cumplen con las leyes de los gases( ley de Boyle-Mariotte, ley de Charles, ley de Gay- Lussac ,entre otras) y por lo tanto su fórmula es : Pv=nRT


GAS REAL

Un gas real es aquel gas que precisamente no se considera ideal esto quiere decir no cumple con las anteriores. Son los que se encuentran principalmente en la naturaleza.

TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR

La teoría cinética de los gases se enuncia en los siguientes postulados, teniendo en cuenta un gas ideal o perfecto: 

1. Las sustancias están constituidas por moléculas pequeñísimas ubicadas a gran distancia entre si; su volumen se considera despreciable en comparación con los espacios vacíos que hay entre ellas. 

2. Las moléculas de un gas son totalmente independientes unas de otras, de modo que no existe atracción intermolecular alguna. 

3. Las moléculas de un gas se encuentran en movimiento continuo, en forma desordenada; chocan entre si y contra las paredes del recipiente, de modo que dan lugar a la presión del gas. 

4. Los choques de las moléculas son elásticas , no hay perdida ni ganancia de energía cinética, aunque puede existir transferencia de energía entre las moléculas que chocan. 

5. La energía cinética media de las moléculas , es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas; se considera nula en el cero absoluto. 

LEYES DE LOS GASES

Ley de Boyle - Mariotte: A temperatura constante, el volumen de cualquier gas, es inversamente proporcional a la presión a que se somete. 

EJEMPLO

Un manómetro Mc Leod es un instrumento empleado para medir presiones muy bajas.

Empleamos este instrumento y comprimimos 500 ml del gas de un recipiente que se encuentra a baja presión hasta un volumen de 0.050000 ml la presión que se encontró en la muestra es de 0.033300 atm. ¿Cuál es la presión del gas en el recipiente?

Solución

Este ejercicio relaciona presión  y volumen, ademas mantiene temperatura constante y no dice nada de aumento o disminución de materia por lo que se entiende que la materia se mantiene constante, debido a lo anterior este ejercicio lo podemos solucionar mediante la ley de boyle

1. P1V1 = P2V2
2. P1 = ((P2V2)/V1)
3. P1 = ((0.033300 atm 0.050000 ml)/500 ml) = 0.000003 atm

Ley de Charles : A presión constante, el volumen de una masa dada de gas varia directamente con la temperatura absoluta 

EJEMPLO

Una muestra de gas tiene un volumen de 80 ml a 50ºC. ¿Qué volumen ocupará la muestra a 0ºC, si la presión se mantiene constante asi como la masa de gas.

Este ejercicio relaciona temperatura  y volumen, ademas mantiene la presión constante y no dice nada de aumento o disminución de materia por lo que se entiende que la materia se mantiene constante, debido a lo anterior este ejercicio lo podemos solucionar mediante la ley de Charles.

Solución

1. V1 / T1= V2 / T2
2. V2 = ((T2 V1)/T1)
3. V2 = ((0 ºC 80 ml)/50 ºC) hay que tener en cuenta que la temperatura se debe expresar en una escala absoluta para que sea valida la ley de charles, en este caso convertiremos los grados celsius a kelvin para lo que se requiere unicamente sumar 273.15.
4. V2 = ((273.15 K 80 ml)/323.15 K) = 67.622  ml

Ley de gay-Lussac A volumen constante , la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura

EJEMPLO

Un gas que ocupaba un volumen de 1,5 litros se calienta de 25 °C a 55 °C a presión constante. Cuál es el nuevo volumen que ocupará?

Se identifican los datos del problema:
V1 = 1,5 litros
T1 = 25 °C (pero esto siempre se trabaja en absoluta, entonces (25+273 = 298 K)
V2 = es la incógnita , lo que pregunta el problema
T2 es la temperatura final. T2 = 55+298 = 353 K

Ahora se despeja la incógnita: (sabe despejar expresiones?)

V1 / T1 = V2 / T2
V2 = V1 x T2 / T1

y se reemplaza:

V2 = 1,5 L x 353 K / 298 K = 1,78 L

Respuesta: El nuevo volumen que ocupará el gas es 1,78 litros (aumenta un poquito, porque el gas se calentó, entonces se expande !)

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)

EJEMPLO

Un deposito de 16 L contiene 200g de aire (M=29g/mol) a 27°C. ?Cúal es la presión absoluta de esta muestra?

M= 29 g/mol.... eso es masa molar o mejor conocido como peso molecular

los moles de aire los obtienes....

Moles aire = masa aire / masa Molar Aire

Moles de aire= 200 g / 29g/mol = 6,896 moles

Luego aplicas la ecuacion... PV = nRT

P = nRT / V....... reemplazando valores..... recuerda que la temperatura kelvin= °C + 273

P = 6,896 x 0,082 x 300 / 16

P = 10,6 atmosferas (por las unidades de la constante R)...pero te piden la presion absoluta (en pasacal)

1 atm --------> 101,325 Kpa
10,6 atm ----> x 

X= 1074,045 Kpa

ley de Dalton En una mezcla de gases, la presión total es igual a la suma de las presiones parciales 

P(total) = P1 + P2 +k P3... 

EJEMPLO

 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 

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. 

2. 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 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. 

K = °C + 273 

K= Kelvin 

3. CANTIDAD O MASA

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 numero 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. 
Unidades de volumen: 

m3 = 1000 litros litro = 1000 centímetros cúbicos (c.c) 1c.c = 1 mililitro 

5. DENSIDAD 

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

PROPIEDADES DE LOS GASES

Las propiedades de la materia en estado gaseoso son : 


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