5 Capitulo de Gases

Gases

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.

KWWSERRNVPHGLFRVRUJ

05_CHAPTER 05.indd 172

12/21/09 12:52:28 PM

Sumario
5.1

Sustancias que existen como
gases

5.25.3
5.4
5.5
5.6

Presión de un gas

5.7

Teoría cinética molecular de
los gases

5.8

Desviación del
comportamiento ideal

Leyes de los gases

Avance del capítulo
•

Comenzamos este capítulo con un análisis de las sustancias que existen como gases
y sus propiedades generales. (5.1)

•

Aprenderemos las unidades para expresar la presión de los gases y las características
de la presiónatmosférica. (5.2)

•

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

•

Veremos que la ecuación del gas ideal se puede utilizar para estudiar laestequiometría que implica a los gases. (5.5)

•

Aprenderemos 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)

•

Veremos cómo la teoría cinética molecular de los gases, la cual se basa en las propiedades de las moléculas individuales, se puede utilizar para describirlas propiedades macroscópicas como la presión y temperatura de un gas. Aprenderemos que
esta teoría permite la obtención de una expresión para la rapidez de las moléculas
a cierta temperatura y entenderemos fenómenos como la difusión y la efusión de
gases. (5.7)

•

Por último estudiaremos la corrección para el comportamiento no ideal de los gases
mediante la ecuación de van der Waals. (5.8)Ecuación del gas ideal
Estequiometría de los gases
Ley de Dalton de las
presiones parciales

E

n 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 estado líquido
como agua o en estado gaseoso como vapor. Laspropiedades 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 libre y fundamentalmente independiente de las otras. Sujetos acambios 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.

173

05_CHAPTER 05.indd 173

12/21/09 12:52:44 PM

174

CAPÍTULO 5

Gases

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 oxígeno, el flúor y...