Page 203 - Quimica - Undécima Edición

5.1 Sustancias que existen como gases 173

n ciertas condiciones de presión y temperatura, es posible que la mayoría de las sustancias
Eexistan 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, tema de este capítulo, son en diversos aspectos mucho más sencillos que los líqui-
dos y los sólidos. El movimiento molecular de los gases resulta por completo aleatorio, y las fuer-
zas de atracción entre sus moléculas son tan pequeñas que cada una se mueve en forma libre y
fundamentalmente independiente de las otras. Sujetos a cambios de temperatura y presión, es fácil
predecir el comportamiento de los gases. Las leyes que norman este comportamiento han desempe-
ñado una importante función en el desarrollo de la teoría atómica de la materia y la teoría cinética
molecular de los gases .

5.1 Sustancias que existen como gases

Vivimos en el fondo de un océano de aire cuya composición porcentual en volumen es
aproximadamente de 78% de N 2 , 21% de O 2 y 1% de otros gases, entre los que se en-
cuentra el CO 2 . A partir de la década de 1990 la química de esta mezcla de gases vitales
se volvió un tema relevante debido a los efectos perjudiciales de la contaminación am-
biental. En el capítulo 20 se analizarán la química de la atmósfera y los gases contami-
nantes. El punto central de este capítulo será el comportamiento de las sustancias que
existen como gases en condiciones atmosféricas normales de presión y temperatura , es
decir, a 258C y 1 atmósfera (atm) de presión.
En la fi gura 5.1 se ilustran los elementos que son gases en condiciones atmosféricas
normales. Observe que el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el fl úor y el cloro existen
como moléculas diatómicas gaseosas: H 2 , N 2 , O 2 , F 2 y Cl 2 . Un alótropo de oxígeno , ozo-
no (O 3 ) , también es un gas a temperatura ambiente. Todos los elementos del grupo 8A,
gases nobles , son gases monoatómicos : He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn.
Los compuestos iónicos no existen como gases a 258C y 1 atm, porque los cationes
y aniones en un sólido iónico se hallan unidos por fuerzas electrostáticas muy fuertes, es
decir, fuerzas entre cargas positivas y negativas. Para vencer esas atracciones necesitamos
aplicar una gran cantidad de energía, que en la práctica signifi ca calentar demasiado el
sólido. En condiciones normales, lo único factible es fundir el sólido, por ejemplo, el NaCl
se funde a una temperatura alta: 8018C. Para que hierva se debe elevar la temperatura a
más de 1 0008C.

1A 8A

H He
2A 3A 4A 5A 6A 7A
Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar
3B 4B 5B 6B 7B 8B 1B 2B

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn

Figura 5.1 Elementos que existen como gases a 258C y 1 atm. Los gases nobles (elementos del grupo 8A) son especies
monoatómicas; los demás elementos existen como moléculas diatómicas. El ozono (O 3 ) también es un gas.