Gases y variables de estado

Dependiendo del tamaño de los hidrocarburos estos se van a encontrar, en estado gaseoso, líquido o sólido. Como vimos en las unidades anteriores, los hidrocarburos de pequeño tamaño, de hasta 4 átomos de carbono se encuentran en estado gaseoso, a temperatura ambiente y presión atmosférica.

El estado gaseoso difiere notablemente de los estados sólidos y líquidos ya que no tiene forma ni volumen definidos. Además, los gases pueden expandirse y comprimirse, indicando el gran espacio libre que hay entre sus partículas. Una propiedad que indica esta gran separación es la baja densidad que presentan.

Una de las características más importantes de los gases es que todos presentan un comportamiento macroscópico similar frente a cambios de ciertas variables (variables de estado) y este comportamiento se puede describir a nivel molecular (microscópico) a través de la TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES, que se basa en los siguientes postulados:

-los gases están constituidos por partículas que se mueven en forma independiente unas de otras, en línea recta y al azar.

-las partículas en los gases chocan entre ellas y con las paredes del recipiente que lo contiene, modificando su movimiento.

-el volumen de las partículas es despreciable comparado con el volumen del recipiente.

-entre las partículas del gas no existen fuerzas atractivas o repulsivas.

-la energía cinética (Ec) de cada molécula es el producto de su masa (m) por el cuadrado de su velocidad (v). (Ec= m x v²). La energía cinética media de las partículas es proporcional a la temperatura del gas.

Aca les paso un link muy bueno sobre las leyes de los gases y las variables que afectan su comportamiento.

leyes de los gases 

VARIABLES DE ESTADO

 (1) TEMPERATURA

Según la teoría cinética, la temperatura (T) es una medida de la energía cinética media de los átomos y moléculas que constituyen un sistema. Como la velocidad depende de la energía cinética, podemos decir que la temperatura está relacionada con la velocidad media de las partículas del gas. Lo que significa que a mayor temperatura, las partículas se están moviendo más rápidamente, lo que significa más choques contra las paredes del recipiente.

Existen distintas escalas para medir la temperatura: Escala Celsius (°C), Escala Fahrenheit (°F), Escala Kelvin (K).

Las distintas escalas se basan en puntos fijos de referencia tomados arbitrariamente.

ESCALA DE TEMPERATURA

(Presión normal = 1 atm)	Punto de fusión del agua	Punto de ebullición del agua
Escala Celsius (°C)	0	100
Escala Kelvin (K)	273,15	373,15

RELACIÓN  ENTRE ESCALAS: para pasar de grados Celsius a Kelvin (y al revés) se utiliza la siguiente ecuación:

T(Kelvin) = t (celsius) + 273,15

Ejemplo. La temperatura de fusión del etanol es -110 °C. ¿Cuál es el punto de fusión expresado en kelvin?

Remplazo de la ecuación anterior t (Celsius) por 110:

T(Kelvin) = t (celsius) + 273,15 = (-110 + 273,15) K = 163,15 K

Nota: El cero kelvin (o cero absoluto) representa la temperatura más baja que se puede tener.

En los distintos cálculos que se hagan en esta unidad, la temperatura tiene que estar siempre en KELVIN

(2) PRESIÓN

La presión (P) se define como la relación entre fuerza (F) y superficie (S). P=F/S.

Según la teoría cinética la presión de un gas está relacionada con el número de choques por unidad de tiempo de las partículas del gas contra las paredes del recipiente y es la misma para cualquier punto del recipiente.

Unidades:       milímetros de mercurio (mmHg)

                      atmósferas (atm)

                      1 atm = 760 mmHg

(3) VOLUMEN

El volumen (V) se define como el espacio que ocupa una porción limitada de materia. Los gases ocupan todo el volumen del recipiente.

Unidades: 1 L = 1 dm³ <----> 1 L = 1000 mL y 1 dm³ = 1000 cm³ <----> 1 mL = 1cm³

 (4) CANTIDAD DE SUSTANCIA

La cantidad de sustancia mide el número de partículas presentes en una determinada porción de materia. Por ejemplo, para los gases, es la cantidad de partículas (sean átomos o moléculas) de gas presente en un recipiente. La unidad utilizada es el MOL (1 mol = la cantidad de partículas que hay exactamente en 12 g de C;  1 mol = nº de Avogadro (N_A) = 6,022 x 10²³).

1 mol de moléculas = 6,022 x 10²³ moléculas                       1 mol de átomos = 6,022 x 10²³ átomos

Masa molar: masa que corresponde a un mol.

ELEMENTOS= Masa molar es igual a la masa atómica en gramos/mol.

Ejemplo M(Carbono)= 12,011 g/mol

                M(Oxígeno)= 15,999 g/mol.

SUSTANCIA= Masa molar (o peso molecular) es igual a la suma de las masas atómicas de todos los elementos que forman dicha sustancia.

Ejemplo PM(H₂O)= 2 x M(H) + M(O)= 18 g/mol