Propiedades y Comportamiento de los Gases: Teoría Cinético-Molecular

Múltiplos y Submúltiplos

En química, es común trabajar con unidades que son múltiplos o submúltiplos de las unidades básicas. A continuación, se presentan algunos de los más comunes:

Múltiplos

• Factor 10⁹: Prefijo giga-, Símbolo G
• Factor 10⁶: Prefijo mega-, Símbolo M

Submúltiplos

• Factor 10^-6: Prefijo micro-, Símbolo μ
• Factor 10^-9: Prefijo nano-, Símbolo n
• Factor 10^-12: Prefijo pico-, Símbolo p

Notación Científica

La notación científica es una forma de expresar números muy grandes o muy pequeños de manera concisa. Por ejemplo, para expresar una longitud de 38000 m con solo tres cifras significativas, escribimos: 38000 m = 38,0 x 10⁴ m.

Comportamiento de los Gases

Variación del Volumen de un Gas a Presión Constante

Cuando la temperatura de una masa de gas determinada aumenta, si la presión se mantiene constante, el volumen de la masa de gas también aumenta.

Variación de la Presión de un Gas a Volumen Constante

Cuando un gas determinado se calienta en un recipiente cerrado, aumenta la presión ejercida por el gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene.

Estados de la Materia

Estado Gaseoso

• Los gases no tienen ni forma ni volumen propio; llenan el recipiente que los contiene y este debe estar cerrado para evitar que se expandan.
• Son compresibles, es decir, tienen la propiedad de disminuir de volumen cuando la presión que se ejerce sobre ellos aumenta.
• Fluyen con facilidad y se pueden escapar fácilmente.

Estado Líquido

• Se adaptan a la forma del recipiente que los contiene.
• Son difícilmente compresibles.
• Los líquidos y los gases se denominan fluidos.

Estado Sólido

• Tienen forma definida, son rígidos y tienen volumen propio.
• Son difícilmente compresibles.

Ley de Boyle y Mariotte

Esta ley, formulada en 1676, establece que, para una masa de gas a temperatura constante, el producto de la presión que ejerce el gas por el volumen que ocupa es constante. Si queremos reducir el volumen a la mitad sin variar la temperatura, debemos ejercer una presión doble, y si queremos reducirlo a un tercio, la presión ha de ser triple. Este comportamiento es igual para todos los gases. Matemáticamente, se expresa como:

p₁V₁ = p₂V₂ = p₃V₃ = constante

Teoría Cinético-Molecular de los Gases

Esta teoría describe el comportamiento de los gases a nivel molecular:

• Los gases están constituidos por un número muy elevado de moléculas que están en movimiento rápido e incesante.
• Las moléculas colisionan entre sí y contra las paredes del recipiente que las contiene. Se mueven en zigzag a velocidades diversas y en diferentes direcciones.
• No todas las moléculas se mueven a la misma velocidad.
• La presión ejercida por el gas contra las paredes del recipiente es consecuencia del choque de las moléculas.
• Las moléculas son pequeñísimas y están muy separadas entre sí.
• La velocidad de las partículas depende de la temperatura del gas. Cuanto más elevada es la temperatura, más rápido se desplazan las partículas.
• Cuando dos gases tienen la misma temperatura, la energía cinética media de sus moléculas es la misma.

Explicación de las Propiedades de los Gases según la Teoría Cinético-Molecular

• Si el volumen del recipiente que contiene un gas disminuye, sin variar la temperatura, los choques de las moléculas contra las paredes aumentan y, por tanto, aumenta la presión.
• Si hay un gas encerrado en un recipiente y la temperatura aumenta, la energía cinética media de sus moléculas aumenta, y entonces chocan más veces contra las paredes y los choques son más fuertes. La presión de un gas encerrado en un recipiente aumenta con la temperatura.