Propiedades y Comportamiento de los Gases: Leyes y Teorías

Definición de Gases y Vapores

Gases y vapores: Los vapores son sustancias que, en condiciones naturales, se encuentran en estado líquido o sólido, pero que también pueden existir en estado gaseoso.

Los gases se expanden para llenar los recipientes que los contienen y se comprimen con facilidad al aplicar cierta presión. Forman mezclas homogéneas unos con otros, con partículas separadas y con alta energía cinética. No existen fuerzas intermoleculares significativas.

Presión atmosférica: Es la presión que ejerce la atmósfera sobre la tierra. 760 mm de Hg equivalen a 101325 Pa.

Leyes de los Gases

• Ley de Boyle: PV = pv (a mayor presión, menor volumen del gas).
• Ley de Charles: A mayor temperatura, mayor volumen. V/T = v/t.
• Ley de Avogadro: Relaciona el volumen con los moles; a mayor volumen, más moles tiene el gas. V/n = V/n.
• Ley de los gases ideales: PV = nRT.
• Ley de los gases combinada: PV/T = PV/T.

Teoría Cinética Molecular

La teoría cinética molecular es la teoría de las moléculas en movimiento que explica tanto la presión como la temperatura en un nivel molecular. Sus postulados principales son:

• Los gases están compuestos por moléculas que se encuentran en movimiento aleatorio.
• El volumen ocupado por las moléculas es despreciable en comparación con el volumen total del gas.
• La interacción entre las moléculas tiende a cero.
• Los choques entre moléculas son elásticos, lo que permite la transferencia de energía cinética entre ellas.
• La energía cinética promedio de las moléculas es proporcional a la temperatura absoluta del gas.

U = √(3RT/m): Representa la velocidad promedio de las moléculas.

Fuerzas Intermoleculares

Gas: Adopta tanto el volumen como la forma del recipiente que lo contiene. Es compresible, fluye con facilidad y la difusión ocurre con rapidez.

Líquido: Adopta la forma de la parte del recipiente que ocupa. No se expande para llenar el recipiente. Es incompresible, fluye con facilidad y la difusión ocurre con lentitud.

Sólido: Mantiene su propia forma y volumen. Es prácticamente incompresible, no fluye y la difusión ocurre con extrema lentitud.

D = Pm x P / R x T

Tipos de Fuerzas Intermoleculares

Fuerzas de Van der Waals: Corresponden a las interacciones entre moléculas con enlaces covalentes apolares debido a fenómenos de polarización temporal. Estas fuerzas se explican de la siguiente forma: como las moléculas no tienen carga eléctrica neta, en ciertos momentos se puede producir una distribución en la que hay mayor densidad de electrones en una región que en otra, por lo que aparece un dipolo momentáneo.

Fuerza ion-dipolo: La magnitud de la interacción aumenta cuando la carga del ion o la magnitud del momento dipolar aumenta.

Fuerza dipolo-dipolo: Estas fuerzas se producen solo cuando las moléculas polares se encuentran cerca entre sí.

Fuerzas de atracción de London: Dependen de la nube electrónica y son casi siempre proporcionales al peso molecular.

Enlace por Puente de Hidrógeno

El enlace de hidrógeno ocurre cuando un átomo de hidrógeno es enlazado a un átomo fuertemente electronegativo, como el nitrógeno (N), el oxígeno (O) o el flúor (F). Estas son fuerzas de cohesión.

Propiedades de los Líquidos

Viscosidad: Facilidad con que cada molécula de un líquido se mueve; por tanto, depende de las fuerzas de atracción. A mayor viscosidad, mayor fuerza intermolecular.

Tensión superficial: Energía requerida para aumentar el área superficial del líquido en una unidad de área. A mayor tensión, mayor fuerza intermolecular.

Fuerza de adhesión: Fuerza que enlaza una sustancia con una superficie.