5: Los gases y la teoría cinético-molecular
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- 5.1: Una visión general de los estados físicos de la materia
- La materia a granel puede existir en tres estados: gas, líquido y sólido. Los gases tienen la densidad más baja de los tres, son altamente compresibles y llenan completamente sus contenedores. Los elementos que existen como gases a temperatura y presión ambiente se agrupan en el lado derecho de la tabla periódica; ocurren como gases monoatómicos (los gases nobles) o moléculas diatómicas (algunos halógenos, N2, O2).
- 5.2: Presión de gas y su medición
- La presión se define como la fuerza ejercida por unidad de área; se puede medir usando un barómetro o manómetro. Se deben conocer cuatro cantidades para una descripción física completa de una muestra de un gas: temperatura, volumen, cantidad y presión. La presión es fuerza por unidad de área de superficie; la unidad SI para presión es el pascal (Pa), definido como 1 newton por metro cuadrado (N/m2). La presión ejercida por un objeto es proporcional a la fuerza que ejerce e inversamente proporcional al área.
- 5.3: Las leyes del gas y sus fundamentos experimentales
- El volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión y directamente proporcional a su temperatura y a la cantidad de gas. Boyle demostró que el volumen de una muestra de un gas es inversamente proporcional a la presión (ley de Boyle), Charles y Gay-Lussac demostraron que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura a presión constante (ley de Charles), y Avogadro mostró que el volumen de un gas es directamente proporcional al número de moles de gas (ley de Avogadro).
- 5.5: La teoría cinético-molecular - Un modelo para el comportamiento de los gases
- El comportamiento de los gases ideales se explica por la teoría molecular cinética de los gases. El movimiento molecular, que conduce a colisiones entre las moléculas y las paredes de los contenedores, explica la presión, y las grandes distancias intermoleculares en los gases explican su alta compresibilidad. Aunque todos los gases tienen la misma energía cinética promedio a una temperatura dada, no todos poseen la misma velocidad cuadrática media. Los valores reales de velocidad y energía cinética no son los mismos para todas las partículas de gas.
- 5.6: Gases reales - Desviaciones del comportamiento ideal
- Ningún gas real exhibe un comportamiento de gas ideal, aunque muchos gases reales lo aproximan en un rango de condiciones. Los gases se aproximan más al comportamiento ideal del gas a altas temperaturas y bajas presiones. Las desviaciones del comportamiento ideal de la ley de gases pueden ser descritas por la ecuación de van der Waals, que incluye constantes empíricas para corregir el volumen real de las moléculas gaseosas y cuantificar la reducción de presión debido a las fuerzas de atracción intermoleculares.