Resúmen de química general

Introducción a los gases y sus propiedades

Introducción

El ambiente en el que nos desarrollamos está lleno de aire. Este aire es una mezcla de gases, dos de los cuales son  esenciales para que se dé la vida  y a la vez son los más abundantes. El contenido de esta mezcla vital es aproximadamente 78% de Nitrógeno (N2), 21% de Oxigeno (O2) y 1% de otros gases como por ejemplo el Dióxido de carbono (CO2). Comprender el comportamiento de los gases nos ayuda a saber cómo y por qué suceden ciertos fenómenos en la naturaleza y aun en nosotros mismos.

 

Condiciones Normales

En las ciencias hablamos de condiciones atmosféricas  normales. Los valores de estas condiciones están ya dados por la comunidad científica y son  25°C y 1 atm de presión.

Cuando hablamos de gases, nos referimos habitualmente a aquellos elementos o compuestos que, en estas condiciones atmosféricas normales, se presentan naturalmente en estado gaseoso. Para referirnos a gases de elementos o compuestos que, en condiciones normales son sólidos o líquidos, utilizamos el término “vapor”.

En la tabla periódica encontramos once elementos, que en estas condiciones normales, los encontramos en la naturaleza como gases, estos elementos son: Hidrogeno (H2), Nitrógeno (N2), Oxigeno (O2), Flúor (F2), Cloro (Cl2), Y la familia de gases nobles, Helio (He), Neón (Ne), Argón (Ar), Kriptón (Kr), Xenón (Xe) y Radón (Rn).

 

Características físicas

La mayoría de los gases son incoloros, excepto el dióxido de nitrógeno (NO2), que es de color café.

Los gases no tienen una forma definida, adoptan la forma del recipiente. Cuando se tiene una mezcla de gases contenida en el mismo recipiente, estos gases se mezclan completamente de manera uniforme.

De los estados de la materia, los gases son  más compresibles y menos densos.

 

Presión

Seguramente alguna vez te has metido a nadar a una alberca. La sensación que percibes dentro del agua es causada por la presión que esta ejerce sobre tu cuerpo, del mismo modo ocurre cuando estas fuera del agua, sin embargo tu cuerpo esta tan adaptado a esta presión habitual que ya no la percibes tan fácilmente.

La presión se define como la fuerza que se aplica sobre un área dada, y su unidad, el pascal (Pa), es una combinación de unidades que describen otras magnitudes físicas.

Pa = N / m2

Donde N es la unidad que describe la fuerza aplicada y se llama newton, está a su vez está definida como:

N= Kg m /s2

O sea que la fuerza es el producto de la masa por la aceleración.

 

Presión Atmosférica

La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera sobre la tierra. Su valor no es constante, dependerá de las condiciones climáticas y de temperatura del lugar donde se hace la medición. Recuerda que la materia está sujeta a la atracción gravitacional de la Tierra. Esta atracción es más fuerte  conforme más cerca se encuentra la materia de la superficie terrestre. Los gases no son la excepción, también están sujetos a estas fuerzas de atracción. La atmósfera es más densa cuánto más cerca está de la superficie terrestre.

Pero ¡cuidado!, no pienses que la presión de la atmósfera se ejerce solo hacia abajo, toma en cuenta que estas dentro de un fluido y como tal, al igual que en  la alberca, la atmósfera ejerce su presión en todas direcciones.

 

¿Cómo se mide la presión?

Cuando se habló de las condiciones normales, estas se definieron como 25 ° C y 1 atmósfera de presión. La temperatura normal es la temperatura ambiente, sin embargo la presión normal es un poco más compleja de definir, para ello comenzaremos describiendo al barómetro.

Un barómetro es el instrumento más común utilizado para medir la presión. El barómetro consta de un tubo largo de vidrio, cerrado en un extremo y lleno de mercurio. Si el tubo se invierte con cuidado sobre un recipiente con mercurio, de manera que no entre aire en el tubo, parte del mercurio saldrá del tubo hacia el recipiente, creando un vacío en el extremo superior. El peso del mercurio que queda en el tubo se conserva por la presión atmosférica que se ejerce sobre la superficie del mercurio en el recipiente.

La presión atmosférica estándar (1 atm) es igual a la presión que soporta una columna de mercurio exactamente de 760 mm de altura a 0°C al nivel del mar. O lo que es igual, la presión atmosférica normal es igual a la presión de 760 mmHg. El mmHg también llamado torr es la presión de que ejerce una columna de mercurio de 1 mm de altura. Para ver las relaciones entre unidades te recomiendo ver el apendice A al final del artículo.

Otro dispositivo para medir la presión de los gases es el manómetro. Su principio de medición es similar al barómetro, se utiliza para medir gases  diferentes a los de la atmósfera. Existen dos tipos de manómetros,  el manómetro de tubo cerrado se utiliza comúnmente para medir presiones menores a la presión atmosférica, en tanto que el manómetro de tubo abierto es más adecuado para medir presiones iguales o mayores que la presión atmosférica.

 

Apéndice A

Relación de formulas, definiciones y unidades aplicadas en este artículo.

 

Fuentes

  1. Chang, Raymond, Química, 10ª Edición, McGraw Hill, México, 2010, Pág. 174-178

Deja un Comentario

Click aquí para comentar