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Vamos, en esta ocasión, a hablar de los gases y un poco la justificación de que
en este momento dedicamos la atención a los gases es lo mismo que ocurría con
las disoluciones,
muchas de las reacciones químicas ocurren en tres gases
y normalmente los equilibrios gaseosos suelen ser el principio del estudio
de los equilibrios, por lo tanto vamos
a dedicarnos
un momento a hablar de los gases.
Vamos a concretar los objetivos en dos, que serían, en primer lugar
relacionar el comportamiento de los gases con una teoría que explique su
estructura,
y una vez que hemos hecho esto, lo queremos es describir mediante una
ecuación el comportamiento de un gas, esos dos son los objetivos, vamos por lo
tanto,
con el primero.
Todos sabemos que el gas es un estado de agregación que se puede
definir o caracterizar por una serie de propiedades
que tenemos de una forma muy cotidiana, por ejemplo,
sabemos que los gases
se expanden hasta adoptar la forma de los recipientes que los contienen, por
ejemplo, cuando inflamos globo,
sabemos también que se pueden mezclar unos con otros en
todas las proporciones, como ocurre por ejemplo en el aire
y sabemos que se pueden comprimir a volumenes muy pequeños con
mucha facilidad,
pues el modelo, la teoría que explique
como es un gas
debe explicar
este conjunto de propiedades.
La teoría que se utiliza para explicar el modelo de los gases es la
teoría cinético-molecular,
y esta teoría describe a los gases de la siguiente manera, vamos a ir punto por
punto, mirar,
dice los gases están formados por moléculas o átomos en movimiento
lineal y continuo, es decir,
que siempre las moléculas estarán moviéndose en línea recta
y al azar,
siguiente punto a tener en cuenta, las moléculas en un gas están
muy separadas, de manera que prácticamente
casi todo el gas es espacio vacío,
las moléculas
chocan unas con otras y con las paredes de recipiente provocando
la presión
y éstas condiciones tienen lugar
muy rápidamente,
de manera que podemos imaginar
que la mayor parte del tiempo las moléculas
no están chocando,
cuando las moléculas chocan
entonces los choques son elásticos lo que supone
que la energía cinértica total del sistema
se va a mantener,
esta teoría supone que no existen fuerzas de atracción ni de repulsión
entre las moléculas del gas,
llegados a este punto del curso
nosotros sabemos que eso no va a ser exactamente así,
hemos estudiado las fuerzas
inter-moleculares y sabemos que siempre entre moléculas
van a existir
una serie de fuerzas.
Lo que ocurre es que las fuerzas inter-moleculares que podrían actuar
en los gases
son tan pequeñas
que no es una mala aproximación suponer que son cero,
cuando esto fuese así lo que tendríamos
sería un gas
ideal, un gas que nos hemos inventado, un gas
ficticio.
La teoría cinética-molecular describe este tipo de gases,
en la práctica,
los gases de verdad se van a desviar ligeramente de este comportamiento,
pero la verdad que es que las consecuencias que sacamos de la teoría
cinética
son muy eficaces y merece la pena tenerlas en cuenta.
Vamos con el segundo de los objetivos y es
explicar el comportamiento de los gases en función de una serie de ecuaciones
matemáticas,
a finales del siglo XVII
distintos científicos
realizaron trabajos experimentales con los gases, midiendo las presiones,
midiendo los volúmenes,
y llegaron a una serie de ecuaciones experimentales
que describían
cual iba a ser el comportamiento de los gases,
nosotros en este momento no vamos a hablar de cada una de estas leyes pero
sí que me gustaría que como ejemplo
viésemos la ley de Avogadro, he elegido está porque vamos a obtener alguna
consecuencia que vamos a utilizar posteriormente.
La ley de Avogadro de los gases
dice lo siguiente, dice
volúmenes iguales de gases distintos
comparados en las mismas condiciones de temperatura y de presión
contienen el mismo número de moléculas,
¿esto que significa? esto significa que si nosotros tenemos dos recipientes iguales,
es decir, mismo volumen a la misma presión y a la misma temperatura
y ponemos
gases diferentes
podemos asegurar
que el número de moles de gases que hay en cada uno de los recipientes va a ser
exactamente el mismo,
Avogadro avanzó un poquito más,
y pudo estimar
que para unas condiciones que se llaman condiciones normales y que son
una presión de una atmósfera
y una temperatura de 0 grados kelvin y 273, perdón, de 0 grados
centígrados
y 273 si hablamos de grados kelvin,
un mol de gas
siempre siempre ocupa 22,41 litros,
esto es lo que nos decía
la ley de Avogadro, como decía,
es un ejemplo de las distintas leyes que
explicaban el comportamiento de los gases,
afortunadamente, a partir
de la teoría cinético-molecular que acabamos de explicar,
se pudo establecer una ley, una ecuación que
aglutina de alguna manera toda su información
y que nos permite predecir el comportamiento de un gas,
el estado de un gas se describe siempre por cuatro propiedades que son:
la presión, la temperatura, el volumen y el número de moles de gases que
nosotros tenemos,
la presión se suele utilizar, expresar perdón, en atmósferas,
las temperaturas cuando hablamos de gases en grados kelvin,
el volumen en litros y que evidentemente el número de moles.
Muy bien, pues la teoría cinética llega a establecer
esta ecuación que hemos escrito aquí
y que es la ecuación del gas ideal
que probablemente alguno de vosotros
ya ha utilizado en alguna ocasión.
Esta ecuación dice que la presión
por el volumen de un gas
es simpre igual
al número de moles por una constante
R mayúscula que llamamos constante de los gases ideales y por la temperatura
PV = nRT.
Muy bien, en esta ecuación nos aparece
una constante, la R
y os propongo que le dediquemos un momentito para ver
cuál es el valor que puede, que tiene,
esta constante de los gasesideales.
Y para eso vamos a utilizar la ley de Avogadro
que acabamos de mencionar,
y que dice,
que si yo tengo
un mol de un gas
a una atmósfera
y a 273 grados kelvin,
el volumen
de este mol va a ser 22,4 litros.
Muy bien, pues si sustituimos toda esta información en la ecuación de los
gases ideales y despejados el valor de R
podemos
obtener, calcular, de una forma sencilla
que R es igual a0,082
atmósferas por litro partido grados kelvin y mol,
este es el valor que utilizamos normalmente para R,
he escrito también otros valores de R que se pueden utilizar,
porque esta constante de los gases ideales no solamente aparecen en esta
cuestión, sino que puede aparecernos en otro tipo de cuestiones
y entonces es necesario adaptar
las unidades, de todas maneras, nosotros
no vamos a utilizarla más que
en las unidades que
os señalo.
Muy bien, pues con esto creo que termina todo lo que tenemos que decir acerca de
las gases
porque ya inmediatamente en el siguiente vídeo nos vamos a poner a trabajar
utilizando esta ecuación de los gases ideales.