Los gases son uno de los estados de agregación de la materia. En este
estado las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por
otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas
de otras, explicando así las propiedades. Hay varias características de los
gases que son familiares para todo el mundo. Los gases no tienen forma ni
volumen propio se expanden hasta llenar y adoptar las formas de los recipientes
que los contienen. Los gases se difunden unos en otros y se mezclan en todas
las proporciones. No podemos ver las partículas individuales de un gas, aunque
podemos apreciar si la masa de gas tiene color como por ejemplo el Cl
2(g)
es un gas amarillo verdoso, el Br
2(g) es un gas gas rojo pardusco, y
el I
2(g) es un gas violeta. No obstante, la mayor parte de los gases
comunes como H
2, O
2, N
2, CO y CO
2,
son incoloros.
Otra característica sobresaliente de los gases es su baja densidad, en
comparación con las de los líquidos y sólidos. Un mol de agua líquida a 298 K y
1 atm de presión ocupa un volumen de 18,8 cm3, mientras que la misma cantidad
de vapor de agua a la misma temperatura y la presión tiene un volumen de 30.200
cm3, más de 1000 veces mayor.
Algunos gases son combustibles como el hidrógeno y el metano, mientras
que otros son químicamente inertes, como el helio y el neón. Hay cuatro
propiedades que determinan el comportamiento físico de un gas: la cantidad de
gas (en moles), su volumen, temperatura y presión. Si se conocen los valores de
cualesquiera tres de estas propiedades, se puede generalmente calcular el valor
de la cuarta. Para hacer esto podemos utilizar una ecuación matemática llamada
ecuación de estado.
En ciertas condiciones de presión y temperatura, es posible que la
mayoría de las sustancías existan en alguno de los tres estados de la materia:
sólido, líquido o gaseoso. Por ejemplo, el agua puede estar en estado sólido
como hielo, en estado líquido como agua o en estado gaseoso como vapor. Las
propiedades físicas de una sustancia dependen a menudo de su estado.
Los gases son en diversos aspectos, mucho más sencillos que los líquidos
y los sólidos. El movimiento molecular de los gases resulta totalmente
aleatorio, y las fuerzas de atracción entre sus moléculas son tan pequeñas que
cada una se mueve en forma libre y fundamentalmente independíente de las otras.
Sujetos a cambios de temperatura y presión, los gases se comportan en forma más
previsible que los sólidos y los líquidos. Para una aproximación muy buena
todos los gases se comportan de la misma manera en respuesta a los cambios de
temperatura y presión, expandiéndose o contrayendose en cantidades predecibles.
Esto es muy diferente del comportamiento de los líquidos o sólidos, en el que
las propiedades de cada sustancia en particular se debe determinar
individualmente.
Las leyes que norman este comportamiento han desempeñado un importante
papel en el desarrollo de la teoría atómica de la materia y la teoría cinética
molecular de los gases.
Gases en la naturaleza
La atmósfera terrestre está compuesta por una mezcla de gaces cuya
composición porcentual en volumen es de aproximadamente 78% de N2,
21% de O2, y 1% de otros gases incluyendo CO2. En la
siguiente tabla se muestran algunos elementos y compuestos que son gases en
condicioncs atmosféricas normales (1atm y 25ºC).
el hidrógeno (H2),
el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el flúor (Fl2)
y el cloro (Cl2) existen como moléculas diatómicas. Además un
alótropo del oxígeno existe como O3 a temperatura y presión
ambiente, todos los elementos del grupo 18
(8A) son gases monoatómicos: helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr),
xenón (Xe) y radón (Rn). A los gases de este grupo se los denomina gases nobles.
En condiciones ambientales
normales de 25ºC y 1atm no existen compuestos iónicos en forma de gases. Esto
se debe a que los cationes y aniones en un sólido iónico se hallan unidos por
fuerzas electrostáticas muy fuertes. Para vencer esas atracciones se necesita
aplicar una gran cantidad de energía, que en la práctica implica calentar
demasiado al sólido. En condiciones normales, lo único factible es fundir al
sólido, por ejemplo, el NaCl se funde a una temperatura alta: 801ºC. Para que
hierva, se debería elevar la temperatura por encima de 1000ºC.
El comportamiento de los
compuestos covalentes o moleculares es más variado; algunos, por ejemplo, CO,
CO2, HCl, NH3, y CH4 (metano), son gases, pero
la mayoría son líquidos o sólidos a la temperatura ambiente. Sin embargo, por
calentamiento se convierten en gases con mayor facilidad que los compuestos
iónicos. En otras palabras, los
compuestos moleculares por lo regular hierven a temperaturas mucho más bajas
que los compuestos iónicos.
La
arquitectura bioclimática es aquella que se diseña teniendo en cuenta las
condiciones ambientales del entorno sobre el que se asentará el edificio para
lograr un nivel de bienestar en su interior sin apenas necesidad de recurrir a
sistemas de climatización.
