Gases y la Teoría CinéticaMolecularMolecular

Autor: Maestro en CienciasBioquímicas Genaro Matus Ortega

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Los gases

• No tienen forma ni volumendefinidos,

• Ocupan todo el volumen delrecipiente que lo contiene,recipiente que lo contiene,

• Sus partículas poseen nivelesaltos de energía cinética;

• Las fuerzas de cohesión(fuerzas de atracción entremoléculas de la mismanaturaleza), son casi nulas.w

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El aire

Composición de gases de la atmósfera

Nitrógeno 77%

Oxígeno 21%

Argón 1%

Compuesto: Formamolecular:

Volumen(%):

Dióxido decarbono

CO2 0.0314

Helio He 0.000524Krypton Kr 0.000114Xenón Xe 0.0000087Hidrógeno H2 0.00005Metano CH 0.0002

Hidrógeno 0.1%

Neón 0.1%

Kriptón 0.1%

Helio 0.2%

Xenón 0.1 %

Otros 0.3%

Metano CH4 0.0002Oxido nitroso N2 0.00005Ozono O3 de 0.000007

en veranoa 0.000002en invierno

Dióxido de azufre SO2 0.0001Dióxido denitrógeno

NO2 0.0000002

Amoniaco NH3 de cero atrazas

Monóxido decarbono

CO de cero atrazasw

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La Atmo-sfeira

• Está constituida típicamente en:77% de Nitrógeno,21% de Oxígeno,1% Argón,Pequeñas trazas en el 1% restantecompuesto de Hidrógeno, Dióxido deCarbono, Neón, Kriptón, Helio, OzonoCarbono, Neón, Kriptón, Helio, Ozonoy Xenón.

• Estas proporciones citadas antesvarían notablemente dependiendode la capa atmosférica en donde nosencontremos. En las capas másbasáles encontramos normalmentemayores concentraciones deOxígeno.

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Capas de la atmosfera

• Troposfera: Primeros 12 Km (lluvias, nevadas,trombas, etc.).

• Estratosfera: Hasta los 50 Km (ausencia decorrientes verticales además de un incrementogradual de la temperatura con la altura).

• Mesosfera: hasta 80 Km con turbulencias• Mesosfera: hasta 80 Km con turbulenciasirregulares.

• Termosfera: hasta 100 o 120 Km.• Exosfera: de los 120 hasta los 64,000 Km.

Heliosfera: primeros 1500 km., constituidosprincipalmente por Helio.

Geocorona: contiene los “anillos” o“cinturones de Van Allen” o zonas deatrapamiento magnético de partículas cargadaseléctricamente. w

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Capas de la Atmósfera

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Contaminantes del aire

Contaminante Fuente generadora

Monóxido de carbono Vehículos de motor

Dióxido de azufre Plantas de ácido sulfúrico

Partículas en suspensión Vehículos de motor

Plomo Vehículos de motor

Hidrocarburos no metánicos Vehículos de motor

Dióxido de carbono Cualquier fuente de combustión

La principal fuente de contaminación ambiental son la combustión de petróleo, carbóny gasolina pues generan la mayor parte de los contaminantes atmosféricos.

La industria siderúrgica y del acero, las plantas fundidoras, incineradoras, refinerías,fabricas de cemento y de derivados industriales (plásticos, ácidos domésticos ydetergentes), son considerados como fuentes secundarias de contaminaciónambiental. w

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Contaminación del aire• Los contaminantes atmosféricos

pueden producir:

• Inversión térmica: El aire frío no puede

elevarse (es más denso) y no hay circulaciónen la troposfera.

• Efecto invernadero: calentamiento local

del aire e impedimento de flujo atmosférico.del aire e impedimento de flujo atmosférico.

• Lluvia, nieve o neblina ácida:provocado por la deposición de compuestosque bajan a 5.5 el pH del agua.

• Cambios en el ciclo hidrológico:cambios en las tasas de precipitación,evaporación por la asociación decontaminantes con el agua.

• Destrucción de la capa de ozono:entrada de ondas lumínicas con mayorenergía.

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La contaminación del aire

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La Teoría Cinética Molecular

• Daniel Bernoulli (1700- 1782) propuso los siguientes postulados para los gases:

1. Los gases están formados por partículas muy pequeñas (moléculas) que tienden aocupar todo el recipiente que los contiene.

2. El tamaño de las moléculas es tan pequeño que se puede considerar despreciablesi se compara con la distancia que hay entre ellas.

3. Prácticamente no hay fuerza de atracción entre las moléculas de un gas.

4. Las moléculas de un gas están en continuo movimiento desordenado.

5. Las colisiones entre las moléculas son elásticas; cuando chocan entre sí o contra lasparedes que las contienen no causan pérdida de energía.

6. El promedio de la energía cinética de las moléculas de un gas es directamenteproporcional a la temperatura absoluta.

Aquel cuerpo que cumpla esto será un “gas ideal”www.g

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Teoría Cinética MolecularD.D. BernoulliBernoulli enen 17381738

Como resultado de este planteamiento puede entenderse que laComo resultado de este planteamiento puede entenderse que la PresiónPresión quequeproduce el gas en las paredes del recipiente se debe al efecto del choque de lasproduce el gas en las paredes del recipiente se debe al efecto del choque de lasmoléculas del gas, y si elevamos lamoléculas del gas, y si elevamos la TemperaturaTemperatura, aumenta la energía cinética de las, aumenta la energía cinética de laspartículas.partículas.

Entendiendo los Gases de esta forma, podemos comprender que “Entendiendo los Gases de esta forma, podemos comprender que “si la temperaturasi la temperaturapermanece constante, el volumen de una masa gaseosa resulta ser inversamentepermanece constante, el volumen de una masa gaseosa resulta ser inversamenteproporcional a la presión que se aplicaproporcional a la presión que se aplica”.”.

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Los gases ocupan un volumen particular

• A diferencia de los sólidos y líquidos, los gases ocupan unvolumen espacial que depende directamente de la presión ytemperatura del sistema donde se encuentren.

P = F /ADonde:Donde:

• P = Presión: g / cm2, kg/cm2, lb / pulg2, atmósferas, milímetros de Mercurio (mmHg), bars,etc.

• F = Fuerza: Gramo-fuerza, Kilogramo-fuerza, libra-fuerza, etc.

• A = Area: centímetros cuadrados, metros cuadrados, pulgadas al cuadrado, etc.

Temperatura: la media (o valor promedio) de la energíacinética de las moléculas de un cuerpo dado.

F = 1.8 ° C + 32; C = ° F – 32 / 1.8; C = ° K – 273; K = ° C + 273www.g

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Los gases ocupan un volumen espacial quedepende directamente de la presión ytemperatura del sistema donde seencuentren.

Presión: fuerza que se imprime sobre un

Volumen, Presión y Temperatua

Presión: fuerza que se imprime sobre unárea determinada;

Fuerza: cualquier agente capaz de alterarel estado de reposo o de movimientorectilíneo uniforme de algún cuerpo dado

Área como cualquier extensiónbidimensional tendremos la siguienteecuación: w

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Todos somos físicos empíricos

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Las leyes de los gases

• Boyle: V a 1 / P → V = K / P →Boyle-Mariotte: P1 V1 = P2 V2

• Charles: V a T → V = K T → V2 / V1 = T2 / T12 1 2 1

• Gay-Lussac: P a T → P = K T → P2 / P1 = T2 / T1

Ley General de los Gases Ideales:V = K m T / P → P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2

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Las leyes de los gases

• Ecuación General de los Gases Ideales:

V = R n T / P

Ley de las Presiones Parciales:Ley de las Presiones Parciales:

Pt = P1 + P2 + P3.....

Ley de Difusión de los Gases

V1 / V2 = √ D2 / D1

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CONCEPTOS IMPORTANTES

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