Los gases

La materia se encuentra en estado sólido, líquido, gaseoso y también como plasma. En este artículo aprenderás todo sobre el estado gaseoso que, generalmente, no se observa a simple vista.

Según la teoría atómica de la materia, el físico inglés J. Dalton considera que esta se constituye por moléculas a las que se conoce como átomos.

Para distinguir a los gases, es esencial que se tengan en cuenta las diferencias entre los distintos estados de agregación:

ESTADOS	CARACTERÍSTICAS	DISTRIBUCIÓN DE LAS PARTÍCULAS	EJEMPLOS
Sólido	-Posee su propia forma. -Tiene volumen propio. -Mantiene su estructura compacta.		Roca Hierro Hielo
Líquido	-Carece de forma. -Posee su propio volumen. -Ocupa el recipiente que lo contiene.		Agua Leche Jugo
Gaseoso	-Carece de forma. -No posee volumen propio. -Ocupa todo el recipiente donde se encuentra.		Helio Hidrógeno Oxígeno

Propiedades de los gases

Un gas ideal posee ciertas propiedades que describen su comportamiento, entre ellas podemos mencionar:

• Un gas está constituido por partículas que se mueven constantemente al azar en línea recta.
• No poseen volumen ni forma propia.
• Estas partículas chocan contra los recipientes.
• Las partículas del gas son muy pequeñas.
• No existe fuerza de atracción entre las partículas.
• Su movimiento es aleatorio y puede aumentar la velocidad al aumentar la temperatura, es decir, a mayor temperatura mayor rapidez, y viceversa.
• Cuando dos partículas chocan hay fuerza de interacción entre ellas.
• Cumplen con la ley de los choques elásticos, ya que se conserva la energía cinética de las partículas.
• A mayor cantidad de veces que las moléculas chocan en el recipiente, mayor presión, del mismo modo a la inversa. Esto varía acorde a la fuerza cinética de las moléculas y su temperatura.

Los gases cuentan con una unidad física llamada presión (P), que se define como fuerza por unidad de superficie, es decir, la presión es la cantidad de veces que las moléculas chocan contra el recipiente. Esta presión es medida en:

• Atmósferas: Cuyo símbolo será atm.
• Milímetros de mercurio: Cuyo símbolo será mmHg.
• Pascales: Su símbolo es Pa.

1 atmósfera equivale a 760 milímetros de mercurio y a 101.300 pascales.

La temperatura en los gases no se mide en grados Celsius (ºC) sino en Kelvin (K). Siendo 0 K la temperatura absoluta, ya que no hay temperaturas menores a esta. Para pasar de ºC a K solo hay que sumarle 273,15 a la temperatura en grados centígrados que se desea convertir a Kelvin, por ejemplo, si la temperatura es de 14 ºC, se suma con los 273,15 quedando así:

K = ºC + 273,15
K = 14 + 273,15 = 287,15 K

Los gases ideales tienen una ecuación general:

P.V=n.R.T

Leyes de los Gases Ideales

Ley de Boyle y Mariotte

Cuando la variable constante es la temperatura, ocurre una transformación isotérmica. Analizaremos una situación inicial con respecto a una situación final:

Situación inicial → Situación final

Partiendo de la fórmula:

Pi. ViTi=Pf. VfTf

que surge de la ecuación general de los gases ideales.

Simplificamos las temperaturas porque su valor es el mismo y nos queda:

Pi. Vi = Pf. Vf

El producto de la presión inicial por el volumen inicial debe ser igual a la presión final por el volumen final, ya que lo que se mantiene constante es la temperatura.

Por ejemplo, si tenemos un recipiente de 8 cm³ y otro de 4cm³, con la misma cantidad y clase de moléculas, la presión del recipiente más pequeño es mayor porque a menor tamaño del receptáculo más veces chocan las moléculas con las paredes. Si aumenta la presión, disminuye el volumen, o al revés.

“A temperatura constante, para una determinada cantidad de gas, el producto presión por volumen permanece constante”.

LEYES DE CHARLES Y GAY LUSSAC

Cuando la presión es constante, es decir, el sistema es isobárico, se realiza el siguiente procedimiento:

Pi. ViTi=Pf. VfTf

Al ser la presión constante, nos queda:

ViTi=VfTf

Entonces, si aumentamos la temperatura en la situación final (Tf), el volumen (Vf) debe aumentar en forma proporcional, debido a que en este caso tomamos a la presión como constante.

“A presión constante, para una determinada cantidad de gas, el cociente entre temperatura y volumen permanece constante”.

Otra ley, deducida del mismo modo que la anterior pero utilizada cuando las variables son presión y temperatura, tiene en cuenta el siguiente desarrollo:

El volumen es constante (proceso isocórico), es decir, el volumen inicial (Vi) es igual al volumen final (Vf). Si aumentamos la temperatura final (Tf) aumenta la energía con la que las moléculas se mueven dentro del recipiente, pero en este caso como el volumen es igual, la presión es mayor.

“La presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta (a volumen y cantidad de materia constantes)”.

Ley de Avogadro

Esta ley fue propuesta por el italiano Amadeo Avogadro y establece que si dos gases diferentes son constantes en su temperatura y presión, entonces el volumen del gas es directamente proporcional a la cantidad de moles de moléculas.

“A presión y temperatura constantes, volúmenes iguales de un mismo gas o gases diferentes contienen el mismo número de moléculas.”

Con esta ley se terminan de describir las 4 leyes que estudian el comportamiento del sistema de gases ideales estudiadas y planteadas por grandes químicos y físicos, cuyos nombres hacen referencias a las leyes que propusieron.

Aplicaciones y usos de los Gases

Los gases tienen muchas aplicaciones que son muy beneficiosas en la vida humana. En la siguiente tabla mencionaremos algunos gases comunes, su uso y aplicación en las diferentes áreas.

Gas	Fórmula	Aplicación industrial	Aplicación médica	Otros usos	Ejemplo
Oxígeno	O2	En procesos de combustión da eficiencia térmica, oxigenación de estanques para la reproducción de peces, en soldadura para cortes.	En cirugías cardíacas, para incrementar el oxígeno en el cuerpo, en casos de asfixia, intoxicaciones por monóxido de carbono, tratamiento de infecciones.	En investigaciones científicas del oxígeno, tratamiento de aguas residuales.
Dióxido de carbono	CO2	Como conservantes de bebidas gaseosas, como extintor de fuegos en incendios.	En mezclas con aire y oxígeno como estimulante de la respiración, criocirugía, cirugía laparoscópica.	En el cultivo de microorganismos como medio anaeróbico.
Helio	He	Usado en la soldadura de arco como gas protector.	Bomba de globo en la aorta, mezclas para respirar.	En globos para decoración y globos aerostáticos.
Nitrógeno gaseoso	N2	Antioxidantes en empaques de alimentos, en pinturas y barnices, en la desoxidación de metales, creación de refrigeradores.	En mezclas para respirar y refrigerante en láser del CO2.	En cromatografía de gases como gas inerte.
Etileno	C2H4	En combinación con otros hidrocarburos sintetizan cauchos.	Se utiliza como anestésico.	Se emplea para la maduración de frutas.
Hidrógeno	H2	Obtención de gasolina a través del petróleo, cambios de aceites en grasas, soldadura de aluminio.	Como sulfuro de hidrógeno en cirugías cardíacas, como peróxido de hidrógeno para limpiar heridas.	En cromatografía de gases en investigaciones analíticas.
Óxido Nitroso	N2O	Como anestesia en cirugías, tratamientos de tumores.	Agente propelente en algunas cremas para el consumo.	En carreras de autos como aditivo para combustibles.
Xenón	Xe	Limita la degradación de los bombillos incandescentes.	Utilizado para crear lámparas estroboscópicas usadas por los otorrinolaringólogos.	Propulsa satélites, ajustando su trayectoria.
Criptón	Kr	Limita la degradación de los bombillos incandescentes.	En máquinas para resonancia magnética.	Se usa como láser para fabricar pantallas planas.