GASOS: PROPIETATS, COMPORTAMENT, FORMA, EXEMPLES - QUIMICA - 2026

Els gasos són totes aquelles substàncies o compostos els estats d'agregació són febles i dispersos, alhora que depenen enormement de les condicions de pressió i temperatura que governen sobre ells. Constitueixen potser la segona forma de matèria més abundant de tot l'Univers després de l'plasma.

A la Terra els gasos componen les capes de l'atmosfera, des de la exósfera, fins a la tropósfera i l'aire que respirem. Encara que un gas és invisible quan es troba difós per grans espais, com ara el cel, se li detecta pel moviment dels núvols, els girs de les aspes d'un molí, o pels vapors exhalats de les nostres boques en climes freds.

Els gasos poden observar-se en les xemeneies industrials o casolanes, així com a les torres de fum que emanen dels volcans. Font: Pxhere.

Així mateix, anant als aspectes negatius ambientals, se li observa en el fum negre de l'tub d'escapament dels vehicles, en les columnes de fum de les torres ubicades a les fàbriques, oa les fumeres aixecades quan crema un bosc.

També s'està davant fenòmens gasosos quan es veuen vapors que surten de les clavegueres, en els focs follets dels pantans i cementiris, al bombolleig dins de les peixeres, en els rams de globus d'heli que es deixen anar a el cel, al oxigen que alliberen les plantes producte de la seva fotosíntesi, i fins en els rots i flatulències.

Allà on s'observin els gasos vol dir que hi va haver una reacció química, llevat que es fixin o s'assimilin directament de l'aire, principal font de gasos (superficialment) de la planeta. A mesura que les temperatures augmenten, tota substància (elements químics) es transformaran en gasos, incloent els metalls com el ferro, l'or i la plata.

Sense importar la naturalesa química dels gasos, tots comparteixen en comú la gran distància que separa els seus partícules (àtoms, molècules, ions, etc.), les quals es mouen caòtica i arbitràriament per un volum o espai determinats.

Propietats dels gasos

Diferències en molècules de sòlid, líquid i gas

Físiques

Les propietats físiques dels gasos varien depenent de quina substància o compost es tracta. Popularment els gasos es troben associats a males olors o putrefacció, a causa ben del seu contingut en sofre, o la presència d'amines volàtils. Així mateix, es visualitzen de coloracions verdoses, marrons o groguenques, les quals intimiden i donen mal presagi.

No obstant això, la majoria dels gasos, o almenys els més abundants, són en realitat incolors i inodors. Encara que siguin inabastables, se'ls pot sentir a la pell i oposen resistència a el moviment, creant inclusivament capes viscoses en els cossos que els travessen (com succeeix amb els avions).

Tots els gasos poden experimentar canvis de pressió o temperatura que els acaben convertint en els seus respectius líquids; és a dir, pateixen condensació (si se'ls refreda) o liqüefacció (si se'ls "pressiona").

condensació; d'estat gasós a estat líquid

D'altra banda, els gasos són capaços de dissoldre en líquids i alguns sòlids porosos (com el carbó activat). Les bombolles són el resultat de cúmuls de gasos que encara no s'han dissolt en el medi i escapen cap a la superfície de el líquid.

Conductivitat elèctrica i tèrmica

En condicions normals (sense ionització de les seves partícules), els gasos són mals conductors de la calor i l'electricitat. No obstant això, quan se'ls tensa amb molts electrons permeten el pas del corrent a través d'ells, tal com s'aprecia en els llamps durant les tempestes.

D'altra banda, a baixes pressions i sotmesos a un camp elèctric, alguns gasos, especialment els nobles o perfectes, s'il·luminen i les seves llums s'aprofiten per al disseny d'anuncis i cartells nocturns (llum de neó), així com en les famoses llums de descàrregues elèctriques als fanals dels carrers.

Pel que fa a la conductivitat tèrmica, molts gasos es comporten com aïllants tèrmics, pel que la seva incorporació en el farciment de fibres, teixits, o panells de vidre, ajuda a evitar que la calor els traspassi i manté constant la temperatura.

Cal, però, gasos que són bons conductors de la calor, i poden provocar cremades pitjors que les ocasionades pels líquids o sòlids; per exemple, com succeeix amb el vapor calent dels pastissets al forn (o empanades), o amb els dolls de vapor que escapen de les calderes.

reactivitat

Generalment les reaccions que involucren gasos, o on es produeixen aquests, es qualifiquen de perilloses i enutjoses.

La seva reactivitat depèn, novament, de la naturalesa química dels mateixos; però, a l'expandir-se i mobilitzar-se amb gran facilitat, s'ha de tenir més cura i control perquè poden desencadenar augments dràstics de la pressió que posen en risc l'estructura de l'reactor; això sense esmentar què tan inflamables o no són feliços gasos.

Comportament dels gasos

Macroscópicamente un pot donar-se una idea de el comportament dels gasos a l'presenciar com el fum, els anells, o les "llengües" literàries dels cigarrets evolucionen en l'aire. Així mateix, a l'explotar una granada de fum resulta interessant detallar el moviment d'aquestes nuvolets de diferents colors.

No obstant això, tals observacions estan subjectes a l'acció de l'aire, i també a el fet que hi ha finíssimes partícules sòlides suspeses en el fum. Per tant, no n'hi ha prou aquests exemples per arribar a una conclusió respecte a l'autèntic comportament d'un gas. En lloc d'això, s'han realitzat experiments i desenvolupat la teoria cinètica dels gasos.

Molecular i idealment, les partícules gasoses col·lisionen elàsticament unes amb les altres, tenint desplaçaments lineals, rotacionals i vibracionals. Posseeixen una energia mitjana associada, la qual li permet viatjar lliurement per qualsevol espai sense gairebé interaccionar o xocar amb una altra partícula a mesura que augmenta el volum al voltant d'elles.

El seu comportament vindria a ser una barreja de el moviment erràtic brownià, i el d'unes col·lisions d'unes boles de billar que reboten sense parar entre si i les parets de la taula; si no hi ha parets, es difondran cap a l'infinit, llevat que una força les retinguin: la gravetat.

Forma dels gasos

Els gasos, a diferència dels líquids i sòlids, no són matèria de l'tipus condensada; és a dir, l'agregació o cohesió de les seves partícules mai aconsegueixen definir una forma. Comparteixen amb els líquids el fet que ocupen completament el volum de l'recipient que els contenen; però, no tenen superfície i tensió superficial.

Si la concentració de gas és alta, podrà visualitzar-se a simple vista els seus "llengües" o les formes macroscòpiques ja descrites. Aquestes, tard o d'hora, acabaran esvaint per acció de vent o per la simple expansió de el gas. Els gasos per tant recobreixen tots els racons de l'espai limitat originant sistemes altament homogenis.

Ara bé, la teoria considera convenientment els gasos com esferes que tot just col·lisionen amb elles mateixes; però quan ho fan, reboten elàsticament.

Aquestes esferes estan molt separades unes de les altres, de manera que els gasos pràcticament estan "plens" de buit; d'allí es deu la seva versatilitat per travessar la més mínima escletxa o fissura, i la facilitat de poder comprimir notablement.

És per això que per més tancada que sigui la instal·lació d'un forn, si es camina per a la banda és segur que es gaudirà de l'aroma dels pans acabats de fer.

Pressió d'un gas

Es pogués creure que per estar tan disperses i separades les esferes o partícules de gas, aquestes siguin incapaços de generar cap pressió sobre els cossos o objectes. No obstant això, l'atmosfera demostra que tal creença és falsa: té massa, pesa i evita que els líquids s'evaporin o bullin del no-res. Els punts d'ebullició es mesuren a la pressió atmosfèrica.

Les pressions dels gasos es tornen més quantificables si es disposen de manòmetres, o si estan tancats de recipients de parets no deformables. Així, com més partícules de gas hagi dins el recipient, més gran serà el nombre de col·lisions entre elles i les parets de la mateixa.

Aquestes partícules a l'col·lisionar contra les parets les pressionen, ja que exerceixen sobre la seva superfície una força proporcional a la seva energia cinètica. És com si es aventaran les ideals boles de billar a una paret; si són moltes les que les impacten a gran velocitat, podria arribar fins a trencar-se.

unitats

Hi ha moltes unitats que acompanyen els mesuraments de la pressió d'un gas. Unes de les més conegudes són els mil·límetres de mercuris (mmHg), a l'igual que els torr. Hi ha les de el sistema internacional d'unitats (SI) que defineixen el pascal (Pa) en termes de N / m ²; i d'ell, el quilo (kPa), mega (MPa) i giga (GPa) pascal.

Volum d'un gas

Un gas ocupa i s'expandeix per tot el volum de l'recipient. Com més gran sigui el recipient, el volum de gas també ho serà; però tant la seva pressió com densitat disminuiran per a una mateixa quantitat de partícules.

El gas en si mateix, d'altra banda, sí que té un volum associat que no depèn tant de la seva naturalesa o estructura molecular (idealment), sinó de les condicions de pressió i temperatura que governen sobre ell; aquest és, el seu volum molar.

En la realitat, el volum molar varia d'un gas a un altre, tot i que les variacions són petites si no es tracten de molècules heterogènies i grans. Per exemple, el volum molar d'l'amoníac (NH ₃, 22,079 L / mol) a 0 ºC i 1 atm, es diferencia del de heli (He, 22,435 L / mol).

Tots els gasos tenen un volum molar que canvia en funció de P i T, i sense importar com de grans siguin les seves partícules, el nombre d'elles és el mateix sempre. D'aquí de fet va derivar el que es coneix pel nombre d'Avogadro (N _A).

Principals lleis dels gasos

El comportament dels gasos s'ha vingut estudiant des de segles passats mitjançant la realització d'experiments, profundes observacions i interpretació dels resultats.

Aquests experiments van permetre establir una sèrie de lleis que, reunides en una mateixa equació (la dels gasos ideals), ajuden a predir les respostes d'un gas a diferents condicions de pressió i temperatura. D'aquesta manera, es té una relació entre el seu volum, temperatura i pressió, així com de el nombre dels seus mols en un determinat sistema.

Entre aquestes lleis s'han a les següents quatre: Boyle, Charles, Gay-Lussac i la d'Avogadro.

Llei de Boyle

Augment de la pressió per reducció de l'volum de l'recipient. Font: Gabriel Bolívar

La llei de Boyle estableix que a temperatura constant, el volum d'un gas ideal és inversament proporcional a la seva pressió; és a dir, com més gran sigui el recipient, menor serà la pressió que experimentaran les seves parets per una mateixa quantitat de gas.

Llei de Charles

Fanalets xinesos o globus dels desitjos. Font: Pxhere.

La llei de Charles estableix que a pressió constant, el volum d'un gas ideal és directament proporcional a la seva temperatura. Els globus demostren la llei de Charles, perquè si se'ls s'escalfen s'inflen una mica més, mentre que si es submergeixen en nitrogen líquid, es desinflen perquè el volum de gas al seu interior es contrau.

Llei de Gay-Lussac

La llei de Gay-Lussac estableix que a volum constant, la pressió d'un gas ideal és directament proporcional a la seva temperatura. En un calder ben tancat si s'escalfa un gas progressivament, cada vegada la pressió en el seu interior serà més gran, perquè les parets de l'calder no es deformen ni dilaten; és a dir, el seu volum no canvia, és constant.

Llei d'Avogadro

Finalment, la llei d'Avogadro estableix que el volum ocupat per un gas ideal és directament proporcional a el nombre de les seves partícules. És així doncs, que si es té un mol de partícules (6,02 · 10 ²³), es tindrà llavors el volum molar d'el gas.

Tipus de gasos

gasos combustibles

Són aquells gasos els components funcionen com a combustibles, per que són utilitzats per a la producció d'energia tèrmica. Alguns d'ells són el gas natural, el gas liquat de petroli i l'hidrogen.

gasos industrials

Són aquells gasos manufacturats, que es comercialitzen a el públic per a diferents usos i aplicacions, com per exemple pels sectors de la salut, el menjar, protecció ambiental, metal·lúrgia, indústria química, seguretat, entre d'altres. Alguns d'aquests gasos són l'oxigen, nitrogen, heli, clor, hidrogen, monòxid de carboni, propà, metà, òxid nitrós, entre d'altres.

gasos inerts

Són aquells gasos que sota condicions de temperatura i pressió específiques, no generen cap reacció química o una molt baixa. Són el neó, argó, heli, criptó i el xenó. S'utilitzen en processos químics en els quals són necessaris elements no reactius.

Exemples d'elements i compostos gasosos

Quins són els elements gasosos de la taula periòdica en condicions terrestres?

Tenim primer a l'hidrogen (H), el qual forma molècules H ₂. El segueix l'heli (He), el gas noble més lleuger; i després el nitrogen (N), oxigen (O) i fluor (F). Aquests últims tres també formen molècules diatòmiques: N ₂, O ₂ i F ₂.

Després de l'fluor ve el neó (Ne), el gas noble que el segueix a l'heli. A sota de l'fluor tenim a el clor (Cl), en forma de molècules Cl ₂.

A continuació tenim a la resta dels gasos nobles: argó (Ar), criptó (Kr), xenó (Xe), radó (Rn) i oganesón (Og).

Per tant, són un total de dotze elements gasosos; 11 si excloem l'altament radioactiu i inestable oganesón.

compostos gasosos

A més d'elements gasosos, s'enlistaran alguns compostos gasosos comuns:

-H ₂ S, sulfur d'hidrogen, responsable de l'olor a ous podrits

-NH ₃, amoníac, aquesta aroma penetrant que es percep en sabons usats

-CO ₂, diòxid de carboni, un gas hivernacle

-NO ₂, diòxid de nitrogen

-NO, monòxid de nitrogen, un gas que es creia summament tòxic però que juga un paper important en el sistema circulatori

-SO ₃, triòxid de sofre

-C ₄ H ₁₀, butà

-HCl, clorur d'hidrogen

-O ₃, ozó

-SF _juny, hexafluorur de sofre

referències

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
2. The Properties of Gasos. Recuperat de: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Gas. Recuperat de: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 de desembre del 2018). Gasos - General Properties of gasos. Recuperat de: thoughtco.com
5. Harvard Men 's Health Watch. (2019). The state of gas. Recuperat de: health.harvard.edu
6. Electronics Cooling Editors. (01 de setembre de 1998). The thermal Conductivity of gasos. Recuperat de: electronics-cooling.com