Gases Ideales

Gas ideal

Un gas ideal es un conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin interacciones. La presión ejercida por el gas se debe a los choques de las moléculas con las paredes del recipiente. El comportamiento de gas ideal se tiene a bajas presiones es decir en el límite de densidad cero. A presiones elevadas las moléculas interaccionan y las fuerzas intermoleculares hacen que el gas se desvíe de la idealidad.

•El número de moléculas es despreciable comparado con el volumen total de un gas.

•No hay fuerza de atracción entre las moléculas.

•Las colisiones son perfectamente elásticas.

•Evitando las temperaturas extremadamente bajas y las presiones muy elevadas, podemos considerar que los gases reales se comportan como gases ideales.

FACTORES DE LOS GASES.

El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razón entre el volumen molar de un gas real (Vreal) y el correspondiente volumen de un gas ideal (Videal),

Z=∇_real/∇_ideal

Y se utiliza para comparar el comportamiento de un gas real respecto al establecido por la ecuación de los Gases Ideales. Partiendo de esta definición y recordando que

∇_ideal=RT/P

Sutituyendo a Z

Z=(P∇_real)/RT

Por lo tanto:

P∇_real=ZRT

Es decir Z representa un factor de corrección para la ecuación de los gases ideales. Con base en esto se encuentra tres tipos de comportamiento distintos:

Z = 1, comportamiento de Gas Ideal. (altas temperaturas y bajas presiones).

Z > 1, gases como el Hidrógeno y Neón, difícilmente compresibles (altas temperaturas y presiones).

Z < 1, gases como el O2, Argón y CH4, fácilmente compresibles (bajas temperaturas y altas presiones).

PRESIÓN:

Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.

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

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 número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.

VOLUMEN

Es el espacio ocupado por un cuerpo.

Unidades de volumen:

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

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

Los gases se clasifican principalmente en dos grupos, los gases ideales (no reales) y los gases no ideales (reales). Los gases ideales son aquellos que obedecen ciertas lees o condiciones que se conocen como Leyes del estado gaseoso, mientras que los gases reales, sólo las cumplen a bajas presiones.

Además, en un gas ideal, el volumen ocupado por una molécula es despreciable, en comparación del volumen total, y la interacción molecular es despreciable bajo cualquier condición. En un gas real, ambos factores son significativos y su magnitud depende de la naturaleza del gas, así como de las condiciones de presión y temperatura bajo la cual exista.

La teoría cinética molecular explica el comportamiento y las propiedades de los gases, sus principales postulados son:

Toda la masa está formada por partículas muy pequeñas llamadas moléculas, y en los gases, éstas se mueven constantemente en todas direcciones.

En los gases, las moléculas están relativamente alejadas entre si, y al estar en continuo movimiento, lo hacen a altas velocidades en línea recta, con dirección al azar.

Moléculas diferentes tienen velocidades diferentes, pero el promedio de la energía cinética de todas en conjunto, es directamente proporcional a la temperatura absoluta. La energía cinética media de las moléculas, es igual en todos los gases.

Los choques entre las moléculas son completamente elásticos, es decir, cuando chocan entre sí o contra las paredes del recipiente que los contiene, rebotan sin pérdida de energía.

Lo anterior nos permite comprender por qué la presión ejercida por un gas, aumenta con la temperatura, por qué los gases se comprimen y se expanden, así como también por qué se difunden con facilidad.

El comportamiento de los gases, está determinado principalmente por cuatro variables que son: la temperatura, la presión, el volumen y la masa, de modo que resulta interesante comprender estos conceptos, ya que se utilizan para conocer la teoría cinética molecular, las unidades químicas aplicar las leyes que rigen el comportamiento observable de los gases en la resolución de problemas.

Ley

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