Comportamiento de los Gases: Propiedades, Variables y Leyes Fundamentales

Teoría Cinética Molecular

Los postulados fundamentales de la teoría cinética molecular establecen que:

• La distancia entre las moléculas es grande en comparación con su tamaño.
• Las fuerzas de atracción y repulsión entre las moléculas del gas son insignificantes.
• El volumen que ocupa un gas está formado casi en su totalidad por espacio vacío.
• Las moléculas se encuentran en movimiento continuo; se mueven en todas las direcciones, chocan entre sí y con las paredes del recipiente.
• Los choques son elásticos, lo que significa que no hay pérdida ni ganancia de energía cinética.
• La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

Conceptos y Definiciones Fundamentales

Presión (Pascales)

Se define como la fuerza ejercida por unidad de área (P = F/A). En los gases, es el resultado de los choques de las moléculas contra las paredes del recipiente.

Presión Atmosférica

Es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la Tierra. A mayor altura, existe una menor presión.

Temperatura de un Gas

Es proporcional a la energía cinética promedio de las moléculas del gas. Se define formalmente como la medida de la Ec promedio de las moléculas de gas.

Volumen Molar

Se refiere al volumen que ocupa cualquier gas cuando se encuentra en condiciones de PTN (Presión y Temperatura Normales).

Presión Parcial

Es la presión que ejercería cada gas si ocupara él solo el volumen total de la mezcla.

Condiciones Normales (PTN) y Equivalencias

A PTN se cumplen las siguientes constantes:

• Temperatura (T): 273 K
• Presión (P): 1 atm
• Volumen Molar: 22,4 L por cada 1 mol
• Número de Avogadro: 1 mol equivale a 6,02 x 10²³ moléculas
• Equivalencia de Presión: 760 torr = 1 atm

Leyes de los Gases

Estas leyes expresan las relaciones matemáticas entre las variables de estado: presión (P), volumen (V), cantidad de sustancia (n) y temperatura (T).

Ley de Boyle

El volumen es inversamente proporcional a la presión. Cuando una variable aumenta, la otra disminuye, manteniendo la temperatura constante.

Primera Ley de Charles

Para un gas ideal, el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta, siempre que se mantengan constantes la naturaleza del gas, la masa y la presión.

Segunda Ley de Charles (Ley de Gay-Lussac)

Para una determinada masa de gas ideal, la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta, manteniendo constantes la masa, el volumen y la naturaleza del gas. Si aumenta la temperatura, habrá más choques y, por lo tanto, más presión.

Ley de Avogadro

A presión y temperatura constantes, la misma cantidad de gas ocupa el mismo volumen, independientemente del elemento químico que lo forme. El volumen es directamente proporcional a la cantidad de partículas de gas.

Ley de las Presiones Parciales de Dalton

La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada uno de los gases que componen dicha mezcla.