2. Generalidades | 🎈 Química de gases | Joseleg

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La palabra gas fue utilizada por primera vez por el químico flamenco Jan Baptist van Helmont de principios del siglo XVII. Identificó el dióxido de carbono, el primer gas conocido además del aire. La palabra de Van Helmont parece haber sido simplemente una transcripción fonética de la palabra griega antigua χάος Chaos - la g en holandés se pronuncia como ch en "loch" (fricativa velar sorda, / x /) - en cuyo caso Van Helmont simplemente estaba siguiendo el uso alquímico establecido, atestiguado por primera vez en las obras de Paracelso. Según la terminología de Paracelso, caos significaba algo así como "agua ultraenrarecida".

Una historia alternativa es que el término de Van Helmont se derivó de "gahst (o geist), que significa un fantasma o espíritu". Los editores del Oxford English Dictionary no dan crédito a esa historia. En contraste, el historiador franco-estadounidense Jacques Barzun especuló que Van Helmont había tomado prestada la palabra del alemán Gäscht, es decir, la espuma resultante de la fermentación.

En muchos sentidos, los gases son la forma más fácil de entender la materia. A pesar de que diferentes sustancias gaseosas pueden tener propiedades químicas muy diferentes, se comportan de manera similar en lo que respecta a sus propiedades físicas. Por ejemplo, el N₂ y el O₂ que representan aproximadamente el 99% de nuestra atmósfera tienen propiedades químicas muy diferentes: el O₂ es necesario para la respiración aeróbica, pero  no, por nombrar solo una diferencia, pero estos dos componentes del aire se comportan físicamente como un material gaseoso incoloro, inodoro y poco denso porque sus propiedades físicas en dicho estado son esencialmente idénticas.

Figura 2‑1. Los estados de la materia generalmente se interpretan con la teoría atómica de Dalton, de este modo el sólido está ordenado y sus interacciones son propias de cada tipo de sustancia, el líquido posee una interacción más débil, pero aun así dependen de la identidad de la sustancia. La clave de los gases es que tienen tan pocas interacciones, que el tipo de gas resulta irrelevante para la mayoría de las aplicaciones no analíticas.

De los pocos elementos que existen como gases a temperaturas y presiones ordinarias, He, Ne, Ar, Kr y Xe son monoatómicos y H₂, O₂, F₂, Cl₂ son diatómicos. Muchos compuestos moleculares son gases o existen en una dualidad gas-líquido a temperatura ambiente como el H₂O, CH₄, o el HCl. En general para los compuestos moleculares es más fácil existir como gas si sus moléculas no son polares “por lo que no se atraen entre sí”, por ello es más fácil tener metano que vapor de agua a temperatura ambiente. Las sustancias que son líquidas o sólidas en condiciones normales también pueden existir en estado gaseoso, donde a menudo se las denomina vapores. La sustancia H₂O, por ejemplo, puede existir como agua líquida, hielo sólido o vapor de agua.

Los gases difieren significativamente de los sólidos y líquidos en varios aspectos. Por ejemplo, un gas se expande espontáneamente para llenar su contenedor. En consecuencia, el volumen de un gas es igual al volumen de su contenedor. Los gases también son altamente compresibles: cuando se aplica presión a un gas, su volumen disminuye rápidamente. Los sólidos y líquidos, por otro lado, no se expanden para llenar sus contenedores y no son fácilmente compresibles. Dos o más gases forman una mezcla homogénea independientemente de las identidades o proporciones relativas de los gases. Dos o más líquidos o dos o más sólidos pueden o no formar mezclas homogéneas, dependiendo de su naturaleza química. Por ejemplo, cuando se mezclan agua y gasolina, los dos líquidos permanecen como capas separadas. Por el contrario, el vapor de agua y los vapores de gasolina forman una mezcla de gases homogénea.

Figura 2‑2. Es importante no confundir aire con oxígeno, el aire es una mezcla de distintos gases donde el oxígeno sólo representa el 20.9%.

Las propiedades características de los gases que se expanden para llenar un recipiente, siendo altamente compresibles, formando mezclas homogéneas, surgen porque las moléculas están relativamente separadas. En cualquier volumen de aire dado, por ejemplo, las moléculas ocupan solo alrededor de 0.1% del volumen total y el resto es espacio vacío. Por lo tanto, cada molécula se comporta en gran medida como si las otras no estuvieran presentes: no chocarán, se atraerán o repelerán. Como resultado, diferentes gases pueden comportarse de manera similar a pesar de que están compuestos de diferentes moléculas. Esta tendencia conllevó a la formulación de una entidad teórica generalizante conocida como el gas ideal. Un gas ideal es en esencia una entidad teórico-matemática empleada para poder entender el comportamiento general de los gases, como norma todos los gases tienen un comportamiento semejante que se acerca al gas ideal, pero que difiere levemente en base a sus propias propiedades químicas reales. Dependiendo del nivel de exactitud que se requiera en un contexto dado, el gas ideal puede ser suficiente para entenderlos, pero de lo contrario se requieren entidades teórico-matemáticas más realistas.