LOS GASES Y SU USO

PROPIEDADES FÍSICAS Y USO DE LOS GASES

 Propiedades generales de los gases

A nivel submicroscópico o molecular:

Poseen alta entropía debido a que las fuerzas de repulsión (Fr) o fuerzas de desorden predominan sobre las fuerzas de atracción o cohesión (Fa).

Poseen grandes espacios intermoleculares, las moléculas de un gas están muy separadas.

Poseen alta energía cinética molecular, puesto que las moléculas se mueven muy rápido.

A nivel macroscópico o estadístico:

Comprensibilidad

Expansión

Difusión

Efusión

 Propiedades Físicas de los No Metales

Los no metales varían mucho en su apariencia

No son lustrosos.

Por lo general son malos conductores del calor y la electricidad.

Sus puntos de fusión son más bajos que los de los metales

Al contrario de los metales, son muy frágiles y no pueden estirarse en hilos ni en láminas.

No tienen brillo metálico y no reflejan la luz.

Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre en cantidades importantes. Otros son oligoelementos: flúor, silicio, arsénico, yodo, cloro.

 Aparatos y unidades físicas que se utilizan para calcular la presión, la temperatura y el volumen de los gases

Las más utilizadas son: la temperatura y la presión

Para la temperatura, los grados centígrados o Celsius ( °C) (ver Cap. 1); grados Fahrenheit ( °F) y grados absolutos o Kelvin, cuyo 0°K es igual a -273°C y corresponde a la temperatura más baja que se puede obtener. En la escala de grados Kelvin el agua hierve a 373°K. Usualmente las temperaturas en grados centígrados se representan por una t, mientas que las temperaturas absolutas o de Kelvin, por una T. Estas escalas se relacionan como sigue.

Para la presión (fuerza ejercida sobre una superficie de dimensiones unitarias), se mide en milímetros de mercurio (mm de Hg) o atmósferas (atm.). Una atmósfera estándar es la presión que, a 0° y al nivel del mar ejerce sobre una superficie de un centímetro cuadrado (CM2 una columna de mercurio de 760 mm de altura.

 Presión atmosférica y temperatura normal

La presión atmosférica es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre.

La temperatura normal en condiciones normales es 25ºC, y esa se ocupa tanto para gases sólidos y líquidos.

 Leyes de los Gases

Avogadro

Boyle

Charles

Gay-Lussac

Gases ideales

Ley Generalizada

 Hipotesis de Avogadro (Concepto de Mol)

A veces llamada Hipótesis de Avogadro o Principio de Avogadro es una de las leyes de los gases ideales, pero aunque parece razonable, no fue aceptada por la comunidad científica. Como veremos ahora suponía una contradicción entre la Teoría de Dalton de las moléculas sencillas y las medidas de Gay-Lussac en reacciones gaseosas.

 Punto de fusión y ebullición de los gases

Los puntos de fusión y de ebullición de las sustancias puras tienen valores constantes y cada sustancia pura tiene su propio punto de fusión y de ebullición. Las propiedades físicas macroscópicas de los gases nobles están determinadas por las débiles fuerzas de Van der Waals que se dan entre átomos. Las fuerzas de atracción aumentan con el tamaño del átomo como un resultado del incremento en la polarizabilidad y el descenso del potencial de ionización. Esto lleva a tendencias grupales sistemáticas. Por ejemplo, a medida que se baja en los grupos de la tabla periódica, el radio atómico y las fuerzas interatómicas aumentan. De igual forma, se adquieren mayores puntos de fusión y de ebullición.

El punto de fusión y el de ebullición de cada gas noble están muy próximos, difiriendo en menos de 10 ºC. El punto de ebullición más bajo conocido es el del Helio 4,2 Kelvin.

 Teoría Cinética Molecular. El comportamiento de los gases

En 1738 Daniel Bernouilli dedujo la Ley de Boyle aplicando a las moléculas las leyes del movimiento de Newton, pero su trabajo fue ignorado durante más de un siglo.

Los experimentos de Joule demostrando que el calor es una forma de energía hicieron renacer las ideas sostenidas por Bernouilli y en el período entre 1848 y 1898, Joule, Clausius, Maxwell y Boltzmann desarrollaron la teoría cinético-molecular, también llamada teoría cinética de los gases, que se basa en la idea de que todos los gases se comportan de la misma manera en lo referente al movimiento molecular .

En 1905 Einstein aplicó la teoría cinética al movimiento browniano de una partícula pequeña inmersa en un fluido y sus ecuaciones fueron confirmadas por los experimentos de Perrín en 1908, convenciendo de esta forma a los energéticos de la realidad de los átomos. La teoría cinética de los gases utiliza una descripción molecular para explicar el comportamiento macroscópico de la materia.

 Uso

Oxígeno

En mezcla con otros gases para envasado con atmósfera modificada, especialmente en envasado de carnes rojas. además como fuente directa para la generación de ozono, gas que por su poder oxidante actúa como sanitizante.

Nitrógeno

En la generación de atmósferas inertes para la protección de productos o procesos, técnicas denominada cobertura o blanketing. además como agente captador de oxígeno disuelto en líquidos mediante la técnica de difusión o sparging. también, puro o en mezcla se usa con otros gases para envasado

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