Cap 5 chang. gases

5: Gases

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Un tornado es una columna de aire en rotación violenta que se extiende desde la base de una tormenta hasta la tierra. Los modelos muestran los principales constituyentes de un tornado: moléculas de nitrógeno, oxígeno, agua y dióxido de carbono y átomos de argón.

5.1 Sustancias que existen como gases

5.2 Presión de un gas

5.3 Las leyes de los gases5.4 Ecuación del gas ideal

5.5 La estequiometría de los gases

5.6 Ley de Dalton de las presiones parciales

5.7 La teoría cinética molecular de los gases

5.8 Desviación del comportamiento ideal
AVANCE DEL CAPÍTULO

• Se da comienzo a este capítulo con un análisis de las sustancias que existen como gases y sus propiedades generales. (5.1)

• Seaprenderán las unidades para expresar la presión de los gases y las características de la presión atmosférica. (5.2)

• Después, se estudiará la relación entre presión, volumen, temperatura y cantidad de un gas con base en las diferentes leyes de los gases. Se verá que estas leyes se pueden resumir mediante la ecuación del gas ideal, que se puede utilizar para calcular la densidad o la masamolar de un gas. (5.3 y 5.4)

• Se verá que la ecuación del gas ideal se puede utilizar para estudiar la estequiometría que implica a los gases. (5.5)

• Se aprenderá que el comportamiento de una mezcla de gases se puede comprender mediante la ley de Dalton de las presiones parciales, la cual es una extensión de la ecuación del gas ideal. (5.6)

• Se verá cómo la teoría cinéticamolecular de los gases, la cual se basa en las propiedades de las moléculas individuales, se puede utilizar para describir las propiedades macroscópicas como la presión y temperatura de un gas. Se aprenderá que esta teoría permite la obtención de una expresión para la velocidad de las moléculas a cierta temperatura y se entenderán fenómenos como la difusión y la efusión de gases. (5.7)

• Elcapítulo finaliza con un análisis acerca de la corrección para el comportamiento no ideal de los gases mediante la ecuación de van der Waals. (5.8)

En ciertas condiciones de presión y temperatura, es posible que la mayoría de las sustancias existan en alguno de los tres estados de la materia: sólido, líquido o gaseoso. Por ejemplo, el agua puede estar en estado sólido como hielo, en estadolíquido como agua o en estado gaseoso como vapor. Las propiedades físicas de una sustancia dependen a menudo de su estado.

Los gases, tema de este capítulo, 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 librey fundamentalmente independiente de las otras. Sujetos a cambios de temperatura y presión, los gases se comportan en forma más previsible que los sólidos y los líquidos. Las leyes que norman este comportamiento han desempeñado una importante función en el desarrollo de la teoría atómica de la materia y la teoría cinética molecular de los gases.

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5.1 Sustancias que existen comogases

Vivimos en el fondo de un océano de aire cuya composición porcentual en volumen es aproximadamente de 78% de N2, 21% de O2 y 1% de otros gases, entre los que se encuentra el CO2. En la década de 1990, la química de esta mezcla de gases vitales se volvió un tema muy relevante debido a los efectos perjudiciales de la contaminación ambiental. En el capítulo 17 se analizarán la química de laatmósfera y los gases contaminantes. El punto central de este capítulo será el comportamiento de las sustancias que existen como gases en condiciones atmosféricas normales de presión y temperatura, es decir, a 25°C y 1 atmósfera (atm) de presión.

En la figura 5.1 se ilustran los elementos que son gases en condiciones atmosféricas normales. Observe que el hidrógeno, el nitrógeno, el...