8 Ejemplos de Gas: Tipos y propiedades que debes conocer

En el presente artículo encontrarás algunos ejemplos de gases existentes en el mundo, sus propiedades, tipos y leyes que los respaldan. La química es la ciencia que estudia las posibles estructuras y cambios que pueden producirse en todas las formas de la materia. Los gases son una de las áreas más importantes del análisis químico.

Por el químico belga Jan Van Helmont fue definido el término «gas». Se han desarrollado varias fórmulas para describir el comportamiento de los gases utilizando métodos estadísticos. Estas ecuaciones no eran adecuadas para todos los tipos de gas y tuvieron que ser simplificadas y modificadas, y se establecieron modelos para diferentes gases.

La baja densidad del material hace que sus aplicaciones sean ilimitadas. Por lo tanto, podemos decir que el gas es un estado de la materia en expansión, sin volumen, y no es adecuado para dicho estado.

En cuanto a los gases, son muy diferentes de los demás líquidos. Como ya se ha mencionado, tenemos la posibilidad de generalizar lo que existe en la gran distancia del vacío entre las diferentes partículas que lo componen.

Ejemplos de gases

1.      Nitrógeno

En la industria química un componente esencial es el nitrógeno. Se utiliza para fabricar fertilizantes, ácido nítrico, nylon, pinturas y pólvora. Para formar estos productos, el nitrógeno debe reaccionar primero con el hidrógeno para formar amoníaco.

También se utiliza gas nitrógeno para crear una atmósfera no reactiva. También es utilizado en la industria electrónica para producir diodos y transistores y al igual que para conservar los alimentos. El nitrógeno además es utilizado en cantidades grandes para revestir y recoser el acero. El recocido es el tratamiento térmico del acero.

El nitrógeno líquido suele utilizarse como refrigerante. Se utiliza para preservar células como el esperma y los óvulos para la investigación médica y las tecnologías reproductivas. También se utiliza para congelar productos alimenticios para conservar la humedad, el color, el sabor y la textura.

2.      Cloro

El cloro es un antiséptico y mata las bacterias. Se utiliza para purificar el agua potable y el agua de las piscinas. También se utiliza en la fabricación de cientos de bienes de consumo, desde el papel hasta las pinturas, pasando por los textiles y los pesticidas.

Alrededor del 20% del cloro producido se utiliza en la producción de PVC. Este plástico versátil es usado en interiores de automóviles, marcos de ventanas, tuberías de agua, aislamiento de cables eléctricos, suelos de vinilo y bolsas de sangre.

Dentro de los importantes usos del cloro se encuentra la química orgánica. Se utiliza como gestor de la oxidación y en ajustes de sustitución. Los productos farmacéuticos en un 85% utilizan en algún momento del proceso de fabricación el cloro o sus compuestos.

En sus inicios, para producir cloroformo (anestésico) el cloro se utilizaba ampliamente de igual manera que el tetracloruro de carbono (disolvente de limpieza en seco). Sin embargo, ambas sustancias químicas están ahora estrictamente controladas, ya que pueden provocar enfermedades hepáticas.

3.      Flúor

El flúor no se producía comercialmente antes de la Segunda Guerra Mundial. Debido al desarrollo de la energía nuclear, especialmente de las bombas atómicas, ha hecho necesaria la producción de grandes cantidades de flúor. En la antigüedad, los fluoruros, fueron utilizados durante mucho tiempo para esmaltar vidrio y para soldar.

Este compuesto se utiliza para producir hexafluoruro de uranio, necesario en la industria nuclear para separar los isótopos del uranio. También se utiliza para producir hexafluoruro de azufre, un gas aislante para los transformadores de alta potencia.

El flúor también se utiliza en productos fluoroquímicos, disolventes integrados y plásticos de alta temperatura como el teflón (poli (tetrafluoroetileno), PTFE). El teflón tiene propiedades antiadherentes y se utiliza en sartenes. También se utiliza como aislante para cables, cintas adhesivas y como soporte de Gore-Tex® (zapatos y ropa impermeables).

4.      Helio

Es un gas muy utilizado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) como refrigerante. Como también, en los espectrómetros de RMN y los imanes superconductores de las máquinas de resonancia magnética (RM). También se utiliza para refrigerar los equipos de los satélites y el oxígeno e hidrógeno líquidos que alimentaban las naves espaciales Apolo.

Debido a su densidad muy baja, con frecuencia es utilizado para naves aéreas, dirigibles y globos decorativos. En el pasado se ha utilizado el hidrógeno para llenar globos, pero es reactivo y altamente peligroso.

El helio tiene una reactividad muy baja, por lo que se utiliza en aplicaciones inertes de defensa, como la fibra óptica. Al igual que en la fabricación de semiconductores y la soldadura por arco. El helio además es utilizado en el control de fugas, en las tuberías de aire acondicionado. Debido a su propagación inmediata es utilizado además para inflar en los coches los airbags.

80% de helio y 20% de oxígeno es una mezcla creada para fines específicos. Por ejemplo, se utiliza como atmósfera artificial para los buceadores de aguas profundas y otras personas que trabajan bajo presión.

En las cajas de los supermercados, los láseres de gas helio-neón son utilizados para escanear códigos de barras. Una nueva aplicación del helio es el microscopio de iones de helio, que tiene mayor resolución que un microscopio electrónico de barrido.

5.      Butano

Es un gas con un ligero olor a petróleo e incoloro. El olor puede ser desagradable durante el transporte. Se transporta como gas licuado bajo su propia presión de vapor. Puede congelarse en contacto con líquidos. Se enciende fácilmente. Aún más pesado que el aire es su vapor. Las fugas pueden ser de líquido o de vapor.

Los envases de butano pueden explotar violentamente y estallar si se exponen al fuego o a altas temperaturas durante mucho tiempo. Se utiliza como componente en combustibles, emisores de luz y otros productos químicos.

6.      Metano

El metano en el gas natural es el componente principal, un combustible común. Hay diversas fuentes artificiales y naturales de metano. No obstante, la industria del gas y el petróleo es la más grande fuente industrial de pronunciamientos.

Cuando el metano se libera al aire antes de que pueda ser utilizado absorbe el calor del sol y calienta la atmósfera. Por ejemplo a través de tuberías con fugas. Por ello, al igual que el dióxido de carbono, se considera un gas de efecto invernadero.

Otros ejemplos de estos gases son:

  • Argón
  • Dióxido de carbono
  • Freón
  • Gas natural
  • Hidrógeno
  • Oxígeno
  • Ozono
  • Propano
  • Sulfuro de hidrógeno
  • Vapor de agua
  • Xenón

Estos ejemplos de gases pueden dividirse en dos categorías: gases reales y gases ideales.

Gases ideales

Un gas ideal es un modelo teórico que representa un gas que no existe en la realidad. Facilita los cálculos matemáticos de gran alcance al permitir una gran simplificación del complejo comportamiento de los gases.

Los gases están formados por partículas que no se atraen ni se repelen y cuyas colisiones se consideran fiables. Según este modelo, los gases se descomponen cuando se exponen a altas presiones y bajas temperaturas.

La fórmula general de un gas ideal es una mezcla de la ley de Boyle-Mariot, la ley de Charles, la ley de Gay-Lussac y la ley de Avogadro. La ley de Avogadro establece que: “si hay varios gases en el mismo volumen y se someten a la misma presión y temperatura, se formará el mismo número de partículas”. Consecuentemente, de un gas ideal la ecuación de estado es:

PV = nRT

Donde n es el número de moles del gas y R es la constante de los gases 8,314 J/Kmol.

Elaborar una enumeración exacta de gases ideales no es posible, ya que se trata de gases hipotéticos. Es posible enumerar un grupo de gases (incluidos algunos gases nobles) que pueden asimilarse al proceso de los gases ideales. Siempre que sus propiedades y continuidad sean similares y las condiciones de presión y temperatura sean acordes.

Gases reales

Son gases que no están sujetos a la misma ecuación de estado que los gases ideales puesto que poseen propiedades termodinámicas. A altas presiones y bajas temperaturas, el gas debe considerarse necesariamente como real. En este caso, el gas potencia la cooperación de las partículas.

Una diferencia importante entre los gases ideales y los reales es que los gases reales no son infinitamente comprimibles. Por lo tanto su compresibilidad depende del nivel de presión y de la temperatura.

Muchas ecuaciones han sido desarrolladas para puntualizar la conducta de los gases reales. Uno de los más importantes es el método propuesto por Van Der Waals en 1873 para su uso a alta presión. Según van Der Waals su ecuación se expresa así:

(P + n2a/V2) (V – nb) = nRT

Donde a y b son constantes que describen las propiedades de los diferentes gases.

Tipos de gases

Los gases pueden clasificarse según sus propiedades químicas de la siguiente manera:

  • Corrosivo: Sustancias que, en contacto con otras sustancias, sufren una reducción u oxidación significativa y, en el caso de las sustancias orgánicas, dañan sus componentes.
  • Ideal: No se trata de un gas real, sino de un criterio ideal y práctico de cómo debe comportarse un gas. Es una abstracción.
  • Inerte o noble: Algo que reacciona muy poco ante determinadas situaciones o condiciones.
  • Inflamable o combustible: Potencialmente inflamables, es decir, aquellos que, expuestos al oxígeno u otros agentes oxidantes, presentan propiedades explosivas o exotérmicas.
  • Sustancia oxidante: Cualquier sustancia capaz de provocar una llama o inflamabilidad provocando la combustión de otras sustancias.
  • Tóxico: Cualquier sustancia, por ejemplo, los gases radiactivos, que constituye un peligro para la salud debido a su capacidad de ser absorbida por el cuerpo.

Plasma

Se considera el cuarto estado incremental, tiene mucho en común con los gases porque es esencialmente un gas ionizado.

Esto quiere decir que es un gas que ha ganado carga electromagnética debido a que sus partículas han perdido electrones. Existen dos tipos de plasma: el frío, como el utilizado en las «lámparas de mula», y el caliente, como las llamas que rodean al Sol.

Sublimación inversa de un gas

Como es indicado por su nombre, se refiere a lo contrario de la sublimación. Es la exclusión del estado líquido en la transformación de una materia gaseosa a una materia sólida. Este transcurso demanda unas condiciones de temperatura y presión muy concretas.

La solidificación de sustancias gaseosas puras en cristales se denomina cristalización. Esta es la situación que se produce cuando caen cristales de hielo al nevar.

Condensación de gases

La condensación es el reverso de la evaporación, es decir, la transformación de un gas en un líquido debido a la pérdida de energía térmica.

La pérdida de energía hace que las partículas de gas vibren más lentamente, se acerquen y se peguen. Como por ejemplo: el cristal congelado en un día de lluvia o las plantas mojadas por el rocío.

Evaporación de gases

La evaporación es el proceso diario por el que un líquido se convierte en gas utilizando energía (calor). Lo hacemos todos los días. Por ejemplo, cuando en la ducha el agua se calienta y se convierte en vapor, o cuando hervimos agua en la cocina.

Sublimación de gases

La sublimación es el proceso físico por el que un sólido se convierte directamente en gas sin pasar por un líquido.

Este proceso no es muy común y suele requerir condiciones especiales de presión y temperatura, pero puede observarse a temperatura ambiente en hielo seco. Se libera una pequeña cantidad de vapor del bloque sólido, pero sólo porque el material ha vuelto a su estado gaseoso original.

La ley de los gases

El comportamiento de los gases se describe mediante la ley de los gases perfectos, que también puede entenderse como una combinación de otras leyes paralelas.

  • La ley de Boyle: Afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a su presión. Se expresa mediante la ecuación: P1xV1=P2xV2.
  • La ley Gay-Lussac: Explica que la presión de un gas en volumen constante es directamente proporcional a su temperatura. Se formula como sigue: P1/T1 = P2/T2.
  • La ley de Charles: Establece que, a presión constante, existe una interacción constante entre la temperatura y el volumen del gas. La fórmula es la siguiente: V1 / T1 = V2 / T2.
  • Ley de Avogadro. En las mismas condiciones de presión y temperatura, la densidad relativa de un gas es proporcional a su número atómico.

Propiedades de un gas

Un gas tiene las siguientes propiedades:

  • Inmune, incoloro e insípido: La mayoría de los gases son transparentes y no se pueden tocar, además de ser incoloros e insípidos. Sin embargo, son muy diferentes y algunos gases tienen un olor y un color característicos.
  • No tienen volumen propio: Debido a esto, el gas ocupa como tal el volumen de cualquier recipiente.
  • No tienen forma propia: Tienen forma del contenedor donde se encuentra.
  • Pueden expandirse y contraerse: Pueden ser calientes o fríos, al igual que los materiales sólidos o líquidos.
  • Son líquidos: Los gases, en comparación con los líquidos, no tienen prácticamente ninguna interconexión entre las partículas.
  • Están muy extendidos: Los gases tienden a mezclarse debido a las distancias entre sus partículas.
  • Se disuelven en el agua: Los gases y los sólidos pueden disolverse en líquidos como el agua.
  • Son altamente comprimibles: Los gases pueden ser forzados a comprimir sus moléculas para ocupar un volumen menor. Así es como se absorben los gases licuados (líquidos).

Los ejemplos de gases dados a continuación nos dejan saber que estos tienen diferentes funcionalidades dentro de la vida cotidiana. Ya sea en los aerodeslizadores que vuelan en lo alto, en los globos que les compras a tus hijos en el parque. Hasta a la hora de cocinar podemos ver los diferentes tipos de gases, se espera saques mayor provecho del presente post.