10 Características del
Estado Gaseoso

Te explicamos qué es el estado gaseoso, sus propiedades físicas y químicas y las leyes que lo rigen. Además, los cambios de estado.

estado gaseoso
Se caracteriza porque sus partículas se encuentran muy poco unidas entre sí.

¿Qué es el estado gaseoso?

El estado gaseoso es uno de las cuatro fases o estados de agregación de la materia, es decir, en los que ésta puede percibirse, junto a los estados sólido, líquido y plasmático. La materia en estado gaseoso se denomina “gas”. Se caracteriza porque sus partículas se encuentran muy poco unidas entre sí.

Las moléculas de las sustancias en estado gaseoso no logran sujetarse unas a otras con firmeza y se expanden a lo largo y ancho del contenedor en donde se encuentran y adaptándose a su forma. Esto se debe a que vibran con mucha mayor energía y velocidad que en los líquidos o los sólidos.

A pesar de esta cohesión casi nula que tienen, los gases poseen una enorme capacidad para ser comprimidos. Esto puede llevarse a cabo industrialmente durante su tratamiento para el transporte (gases licuados).

Ver también: Gases

Características del estado gaseoso

  1. Origen del nombre

El término “gas” fue acuñado por el científico de origen flamenco Jan Baptista van Helmont (1580-1644), en el siglo XVII.

Proviene del término latino chaos (“caos”), pues el estado observable de las partículas de un gas tiende a la dispersión y a un aparente desorden.

En comparación con los sólidos y los líquidos, es el estado de la materia más caótico.

  1. Propiedades físicas

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Los gases que son menos densos que el aire se elevan en la atmósfera.

Los gases presentan las siguientes propiedades físicas:

  • No tienen forma definida, por lo que adoptan la forma del recipiente en que estén contenidos.
  • No tienen volumen definido, así que tienden a copar el volumen del espacio en donde se encuentren en su totalidad.
  • Son altamente compresibles, es decir, dado el enorme espacio entre sus moléculas, se lo puede obligar a ocupar un volumen más pequeño. De hecho, cuando se incrementa su temperatura los gases se expanden, mientras que al enfriarse tienden a contraerse.
  • Los gases son fluidos, tal y como los líquidos, y pueden desplazarse con poca fricción entre un envase y otro.
  • Las partículas de los gases están tan alejadas entre sí, que su peso total es menor y son menos afectadas por la gravedad, pudiendo permanecer en suspensión en la atmósfera.
  • Los gases pueden ser más o menos densos que el aire, dependiendo de su naturaleza, y así elevarse o caer una vez que son liberados en la atmósfera.
  • El sabor, olor y color de los gases depende de los elementos que lo conforman.
  • Los gases se difunden con rapidez en el vacío o entre otros gases.
  1. Propiedades químicas

Los átomos y moléculas de un gas se hallan alejadas entre sí y movilizándose a niveles de energía muy elevados. Por eso, resulta imposible que permanezcan juntas y rígidas como en el caso de los sólidos.

Debemos recordar que el estado de agregación de la materia, en principio, no altera las propiedades químicas de las sustancias que la componen. Por lo tanto, la naturaleza química de los gases puede variar enormemente: algunos pueden ser inertes, otros inflamables, corrosivos o tóxicos, dependiendo de la reactividad química de sus elementos.

  1. Ley general de los gases

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Ley de Charles: el volumen de un gas es proporcional a su temperatura.

Esta es una ley que describe el comportamiento general de los gases, combinando un conjunto de leyes más específicas como son la Ley de Boyle-Mariotte, la Ley de Charles y la Ley de Gay-Lussac. Todas ellas se refieren al comportamiento de los gases de cara a las variables de presión, volumen y temperatura.

  • Ley de Boyle-Mariotte. También llamada ley de Boyle, formulada por Robert Boyle y Edme Marotte, relaciona la presión y el volumen de un gas con su temperatura, de modo que si ésta es constante, pueden determinarse las demás. Esto se expresa como: P.V = k, donde la última es constante si la temperatura y la masa del gas son constantes. Luego: P1V1 = P2V2.
  • Ley de Charles. Esta ley, similar a la anterior, propone que a una presión dada, el volumen ocupado por una cantidad constante de gas es directamente proporcional a su temperatura. Esto se expresaría así: V1.T2 = V2.T1.
  • Ley de Gay-Lussac. Similarmente, esta ley expresa que dada una cantidad determinada y constante de gas, su presión será directamente proporcional a su temperatura, siempre que el volumen se mantenga constante. Esto se expresa así: P1/T1 = P2/T2.

Así, la Ley General de los Gases propone que, combinando las leyes anteriores, se tiene que:

P.V/T = C

Aquí, P es la presión, V es el volumen, T es la temperatura y C es la constante.

  1. Gases reales y gases ideales

Se llama gases ideales a los gases hipotéticos o teóricos, imaginarios, compuestos por partículas desplazándose aleatoriamente y sin interactuar entre sí. Este es concepto físico-químico útil para la mecánica estadística, ya que permite la utilización de una ecuación de estado simplificada, conocida como la Ley de gases ideales.

Las propiedades de los gases ideales son:

  • Tienen siempre un mismo número de moléculas
  • No hay fuerzas de atracción o de repulsión entre sus moléculas.
  • No hay colapso alguno entre las moléculas, ni cambios en su naturaleza física (es decir, cambios de fase).
  • Un gas ideal ocupa siempre el mismo volumen, en las mismas condiciones de presión y temperatura.

Ampliar: Gases ideales

  1. Evaporación

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La temperatura del agua de un géiser es tan alta que entra en ebullición y se evapora.

Este es el proceso en el que un líquido pasa al estado gaseoso, llamado también vaporización. Este proceso ocurre cotidianamente, cuando aumenta la energía calórica de los líquidos, por ejemplo, por acción de la luz solar. Cuando la temperatura aumenta hasta superar el punto de ebullición, el líquido se transforma en gas.

Es importante señalar que el punto de ebullición es distinto según el líquido del que se trate. Por ejemplo, el agua hierve a los 100 °C y se convierte en vapor (gas).

Además de por ebullición, un líquido puede evaporarse a menores temperaturas. Esto se debe a que las moléculas superficiales pueden tener energía cinética suficiente como para romper sus enlaces con otras moléculas y liberarse a la atmósfera. Por eso se produce evaporación en superficies como la del mar.

  1. Sublimación

Es el proceso de cambio de fase que lleva del estado sólido al estado gaseoso, sin pasar antes por el líquido. Aunque en determinadas condiciones de presión y temperatura puede ocurrir con el agua, ocurre más frecuentemente con otras sustancias, como el yodo, que a 100 grados pasa directamente de estado sólido a gaseoso.

  1. Condensación

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Ocurre cuando la humedad ambiental entra en contacto con una superficie fría.

Proceso contrario a la evaporación, involucra la sustracción de energía calórica de un gas. Como consecuencia sus partículas se mueven más lentamente y se juntan con mayor facilidad, convirtiéndose en gotas de líquido sobre las superficies o precipitándose al suelo.

Esto es lo que ocurre en la baja atmósfera cuando, tras alejarse de la superficie de la Tierra, el vapor de agua evaporado se enfría y forma nubes, de las que caen de vuelta las gotas de agua hacia el suelo: eso es la lluvia. También puede ocurrir cuando la humedad ambiental (estado gaseoso) entra en contacto con una superficie fría, como una botella.

  1. Sublimación inversa

También llamado cristalización, en algunos contextos específicos, este cambio de fase es contrario a la sublimación, es decir, involucra el paso de gaseoso directamente a sólido, sin pasar antes por el estado líquido. Tiene lugar bajo condiciones muy puntuales de presión, que fuerzan las partículas del gas a juntarse hasta formar estructuras moleculares rígidas.

Un ejemplo habitual de sublimación inversa se da en los polos de la Tierra, en las cumbres de las montañas o en cualquier otro ambiente donde la temperatura es tan baja, que no se forma agua líquida a partir de la humedad, sino hielo y nieve.

  1. Ejemplos de estado gaseoso

A continuación algunos ejemplos de materia en estado gaseoso son:

  • Vapor de agua. Al evaporarse, el agua cambia al estado gaseoso en forma de vapor: algo perfectamente evidente cuando hervimos agua o ciertos líquidos en los que ésta está presente, cuando surge una columna de vapor blanquecino de la olla.
  • Aire. El mismísimo aire que respiramos es una masa homogénea de gas, mezcla de elementos muy distintos como oxígeno (O2), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2), que son generalmente transparentes, incoloros e inodoros.
  • Butano. Este es un gas de naturaleza orgánica y derivado del petróleo, compuesto por hidrocarburos inflamables. Es comúnmente empleado para generar calor en nuestras cocinas, cuando abrimos la llave y este gas emerge.
  • Metano. Este es otro gas hidrocarbúrico, subproducto frecuente de los procesos de descomposición de la materia orgánica. Es posible hallarlo en ciénagas, cloacas o incluso los intestinos de los animales, donde hay bacterias anaeróbicas que lo producen. Posee un olor desagradable muy característico.

Referencias:

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Enciclopedia de Características (2017). "Estado Gaseoso". Recuperado de: https://www.caracteristicas.co/estado-gaseoso/