El aireQumica 1er Ao

Prof. Oscar Salgadoosalgado@ceat.cl

El Aire

La atmsfera

Propiedades de los gases

Leyes de los gases

Gas natural

Volcanes y gisers

La AtmsferaQu es la atmsfera?Envoltura gaseosa que rodea la Tierra.

Nos entrega el gas que necesitamos para vivir: el oxgeno, O2.

Est constituido de variostipos de gases.

Composicin de la atmsfera y capas atmosfricas:

Gases% en volumenNitrgeno (N2)78,1Oxgeno (O2)20,9Argn (Ar)0,93Dixido de Carbono (CO2)0,033

Composicin de la atmsfera y capas atmosfricas:

El Ozono Molcula compuesta por tres tomos de Oxgeno (O3).

Tiene mayor poder oxidante que el oxgeno (O2).

Posee un color azuloso con olor punzante.

Es un gas bastante txico para la mayora de los seres humanos

Se ubica en el lmite superior de la estratosfera.

El ozono se produce en forma natural mediante un proceso endotrmico provocado por accin de la radiacin ultravioleta del sol sobre las molculas de oxgeno.

3 O2 + energa 2 O3

El ozono tiene la propiedad fotoqumica de absorber la radiacin solar. Acta como una barrera, protegindonos de los rayos de sol que nos pueden causar daos a la piel.

El Efecto InvernaderoEl calor irradiado por la superficie de la Tierra es absorbido en gran parte por el vapor de agua y el CO2 presente en la atmsfera, afectando al balance trmico de la Tierra.

La concentracin de CO2 ha aumentado como resultado del uso de combustibles fsiles. Esta influencia del CO2 sobre la temperatura de la Tierra es lo que se denomina efecto invernadero.

Principales consecuencias del efecto invernadero:Derretimiento de glaciares y capas de hielo.Posterior aumento del nivel del mar, provocando la inundacin de reas costeras.

Lluvia cidaReaccin del agua con dixido de azufre (SO2) y el trixido de azufre (SO3) en la atmsfera generan cido sulfuroso (H2SO3) y cido sulfrico (H2SO4).

Cuando se producen las precipitaciones estos gases caen junto con el agua de lluvia.

La lluvia cida destruye tierras forestales y de cultivos, matando seres vivos en los lagos y ros. Adems afecta a las construcciones y estatuas.

Propiedades Generales de los Gases1.- Expansibilidad.

2.- Compresibilidad.

3.- Variacin de volumen al pasar de lquido o slido a gas.

4.- Licuacin de los gases.

ExpansibilidadLos gases pueden expandirse hasta ocupar todo el espacio disponible.

El gas al expandirse, difunde, escapando por finos poros o pasando entre molculas de otros gases.

El volumen de un gas es igual al volumen del recipiente que lo contiene.

CompresibilidadEl volumen de un gas vara dentro de grandes rangos, dependiendo en gran parte a la presin a la que est sometido el gas en particular.

Esta propiedad es mucho menor para los slidos y los lquidos.

Variacin de Volumen al pasar de estado Slido o Lquido a GasA igual presin y temperatura los gases ocupan volmenes ms grandes que los correspondientes a slidos o lquidos que les dan origen.

Por ejemplo, 1 gramo de agua a 20 C y 1 atmsfera de presin ocupa 1 centmetro cbico (1 cm3) y el vapor obtenido de esa misma agua ocupa 1336 cm3, unas mil trescientas veces el volumen inicial!.

Licuacin de los GasesLos gases pueden convertirse en lquidos por enfriamiento, aumento de presin o, por la combinacin de ambos. Este proceso de licuacin siempre se cumple a temperaturas muy bajas.

Por ejemplo, el gas helio (He), es el que se licua a menor temperatura, unos -268,95 C a 1 atmsfera de presin.

Otras Propiedades de los GasesDensidad de los GasesLa densidad de un objeto sedefine como la masa del objetodividido por el volumen.

Combustibilidad de los GasesEl gas de uso domsticoCorresponde a una mezcla de losgases propano y butano.Usualmente es premezcladocon aire para hacer la flama azulCaracterstica.

Este fenmeno de lacombustibilidad corresponde a unproceso exergnico, debido a quelibera energa en forma de calor yde luz.

Llama que se genera cuando se consume o se combustiona el gas.El color azul que se aprecia en la parte inferior de la llama corresponde a una combustin completa del gas. El producto es dixido de carbono (CO2).

El color amarillo de la parte superior de la llama corresponde a una combustin incompleta. El producto es monxido de carbono (CO).

Leyes de los GasesLas cuatro variables que rigen el comportamiento de un gas son:

Volumen (V)

Temperatura (T)

Cantidad de sustancia (n) Presin (P).

Leyes de los GasesVolumen

Es el espacio ocupado por la masa gaseosa.

Es igual al volumen del recipiente que lo contiene.

La unidad de volumen es el metro cbico (m3) y la subunidad, el centmetro cbico (cm3).

Temperatura

Esta asociada a nuestra nocin de fro o calor.

La temperatura determina el flujo de calor. Este pasa del cuerpo ms caliente hacia el ms fro. De manera que el calor siempre fluye del cuerpo de mayor temperatura hacia el de menor temperatura.

La temperatura se mide con el termmetro.Leyes de los Gases

Cantidad de sustancia

Su relacin con la masa de la sustancia expresada en gramos, viene dada por la expresin:

m = n x M

n: cantidad de sustanciam: masa de la sustanciaM: masa molar de la sustanciaLeyes de los Gases

Presin

Se define como fuerza (F) por unidad de superficie o rea (A)

P = Los instrumentos para medir la presin de los gases son principalmente barmetros y manmetros.FuerzareaLeyes de los Gases

Ley de Boyle - MariotteRelacin entre el volumen V de un gas y su presin P, cuando la cantidad de gas n y la temperatura T, permanecen constantes.

Robert Boyle demostrexperimentalmente que el productodel volumen de un gas y su presines constante.P x V = KK: constante

El grfico muestra la relacin entre la presin y el volumen, segn la ley de Boyle y Mariotte.

De esta grfica se desprende que mientras V crece, P decrece (proporcionalidad inversa).

Ley de CharlesRelacin entre el volumen de un gas y su temperatura (n y P permanecen constantes).

El volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura, asumiendo que la presin que mantiene es constante.

Esto quiere decir, que en un recipiente flexible que se mantiene a presin constante, el aumento de temperatura conlleva un aumento de volumen.

La ecuacin que expresa la relacin entre el volumen y la temperatura establecida segn la Ley de Charles es:

V = K x T

El siguiente grfico muestra la relacin entre la temperatura y el volumen, segn la Ley de Charles.

El cientfico britnico, Lord Kelvin, en el siglo XIX, encontr que si se extrapolaba la recta del grfico anterior, cortaba el eje de la temperatura en el valor de -273C.

A este punto le llam cero absoluto de temperatura, y posteriormente fue definida una nueva escala de temperatura, la escala Kelvin. 0 Kelvin (K) corresponde a 273C.

T en Kelvin = T en Celcius + 273

Ley Combinada de los GasesSe denomina as, porque resultade la unin de la ley de Boyle conla de Charles (ambas contemplann constante).

Ley de Boyle: Si aumenta la presin disminuye el volumen del gas.

Ley de Charles: Si aumenta la temperatura de un gas, aumenta su volumen.

Al unir ambas leyes podemos llegar a la siguiente expresin:

Con la ley combinada de los gases podemos calcular cualquier variable siempre que las otras cinco sean conocidas.

Gas naturalEl gas natural es una mezcla de diferentes hidrocarburos os cuales encontramos en el subsuelo (primordialmente metano, etano, propano y butano entre otros.

Es una fuente de energa primaria tal como el carbono y el petrleo. El gas natural se form hace millones de aos, con lodo, arena, piedras, plantas y materia animal. Estos se acumularon gradualmente en capas, y co la presin y temperatura de la Tierra se convirtieron en petrleo y gas natural.

Ventajas del uso de gas naturalEs econmico, el promedio de ahorro es del 30% con respecto al gas licuado de petrleo.

Es ecolgico, ya que es de origen natural y es menos contaminante.

Llega a la industria o al hogar a travs de tuberas subterrneas de acero o de polietileno.

La combustin no arroja partculas contaminantes, lo que contribuye a la disminucin del efecto invernadero.

Es eficiente, ya que se consume el 100% del producto.

Se paga despus de haberlo consumido.

Se ventila muy bien porque su composicin qumica o hace ms liviano que el aire.Ventajas del uso de gas natural

Desventaja del uso del gas NaturalUna desventaja del uso de gas naturales que su traslado en gaseoductos muchas veces implica la intervencin de ecosistemas y eventual prdida de poblaciones biolgicas.

Volcanes y GisersEl manto superior de la Tierra, bajo la capa externa, esta prcticamente fundido. Un pequeo incremento de calor, como el que se genera por el movimiento de una placa bajo la otra, fundir la roca.

La roca fundida, denominada magma, se eleva a la superficie y es la responsable de algunos tipos de erupciones volcnicas.

Los giseres, por su parte corresponden a pozos profundos de agua hirviendo que arrojan vapor de agua hacia la superficie.

No constituyen ningn peligro para el ambiente porque no arrojan gases contaminantes, solo vapor de agua.

Los volcanes tambin constituyen una fuente de contaminantes atmosfricos.

Un volcn activo emite gases, lquidos y slidos.

Los gases son sobre todo nitrgeno (N2), dioxido de carbono (CO2), cido clorhdrico (HCl), cido fluorhdrico (HF), azufre (S2) y vapor de agua.

Propiedades Fsicas de algunos contaminantes atmosfricosMonxido de carbono

Frmula qumicaCOAparienciaGas incoloroPeso molecular28 g/molPunto de fusin68 K (-205 C)Pto. de ebullicin81 K (-192 C)Densidad8 x 103 Kg/m3 (lquido)1,145 Kg/m3 (gasa 298K), ms liviano que el aireSolubilidad0,0026g en 100g de agua

Dixido de CarbonoPropiedades Fsicas de algunos contaminantes atmosfricos

Frmula qumicaCO2AparienciaGas incoloroPeso molecular44 g/molPunto de fusin216K (-57 C)Punto de ebullicin195K (-78 C)Densidad1,6 x 103 Kg/m3 (slido)1,98 Kg/m3 (gas a 298K)Solubilidad0,145g en 100g de agua

Riesgos

Monxido de carbono (CO):

Ingestin: Puede causar vmito y diarrea.

Inhalacin: Muy peligroso, puede ser fatal.Piel: Inhalacin puede causar lesiones cutneas. Evitar contacto con lquido criognico.

Ojos: Inhalacin puede causar problemas a largo plazo en la visin.

Dixido de carbono (CO2):

Ingestin: Puede causar irritacin, nuseas, vmitos y hemorragias en el tracto digestivo.

Inhalacin: Produce asfixia, causa hiperventilacin. La exposicin a largo plazo es peligrosa.

Piel: Hielo seco puede producir daos.

Ojos: Puede ser peligroso.

Riesgos

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