6: Gases

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De las tres fases básicas de la materia —sólidos, líquidos y gases— solo una de ellas tiene propiedades físicas predecibles: los gases. De hecho, el estudio de las propiedades de los gases fue el inicio del desarrollo de la química moderna desde sus raíces alquímicas. Lo interesante de algunas de estas propiedades es que son independientes de la identidad del gas. Es decir, no importa si el gas es gas helio, gas oxígeno o vapores de azufre; parte de su comportamiento es predecible y, como encontraremos, muy similar. En este capítulo, revisaremos algunos de los comportamientos comunes de los gases.

Empecemos por revisar algunas propiedades de los gases. Los gases no tienen forma ni volumen definidos; tienden a llenar cualquier recipiente en el que se encuentren. Pueden comprimirse y expandirse, a veces en gran medida. Los gases tienen densidades extremadamente bajas, una milésima o menos la densidad de un líquido o sólido. Las combinaciones de gases tienden a mezclarse espontáneamente; es decir, forman soluciones. El aire, por ejemplo, es una solución de nitrógeno y oxígeno en su mayoría. Cualquier comprensión de las propiedades de los gases debe ser capaz de explicar estas características.

6.1: Preludio a los Gases
6.2: Teoría cinética de los gases
El comportamiento físico de los gases se explica por la teoría cinética de los gases. Un gas ideal se adhiere exactamente a la teoría cinética de los gases.
6.3: Presión
La presión es una fuerza ejercida sobre un área. La presión tiene varias unidades comunes que se pueden convertir.
6.4: Leyes de gas
El comportamiento de los gases se puede modelar con leyes de gas. La ley de Boyle relaciona la presión y el volumen de un gas a temperatura y cantidad constantes. La ley de Charles relaciona el volumen y la temperatura de un gas a presión y cantidad constantes. En las leyes de gas, las temperaturas siempre deben expresarse en kelvin.
6.5: Otras leyes de gas
Hay leyes de gas que relacionan dos propiedades físicas cualesquiera de un gas. La ley de gas combinado relaciona la presión, el volumen y la temperatura de un gas.
6.6: La ley de gas ideal y algunas aplicaciones
La ley de gas ideal relaciona las cuatro propiedades físicas independientes de un gas en cualquier momento. La ley de gas ideal puede ser utilizada en problemas estequiométricos con reacciones químicas que involucran gases. La temperatura y presión estándar (STP) son un conjunto útil de condiciones de referencia para comparar otras propiedades de los gases. En STP, los gases tienen un volumen de 22.4 L por mol. La ley de gas ideal se puede utilizar para determinar las densidades de gases.
6.7: Mezclas de gases
La presión de un gas en una mezcla de gases se denomina presión parcial. La ley de presión parcial de Dalton dice que la presión total en una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales individuales. Recolectar gases sobre el agua requiere que tomemos en cuenta la presión de vapor del agua. La fracción molar es otra forma de expresar las cantidades de componentes en una mezcla.
6.E: Gases (Ejercicios)
Se trata de ejercicios y soluciones selectas para acompañar al Capítulo 6 del Mapa de Texto “Química Beginning” formulado alrededor del libro de texto Ball et al.