OXIGENO

El oxígeno es un elemento químico con número atómico 8 (tiene ocho protones en su núcleo). El oxígeno forma un compuesto químico (O₂) de dos átomos, que corresponde a un gas incoloro a temperaturas y presiones normales.

El oxígeno es muy reactivo, por lo que sus átomos están incorporados a muchos compuestos químicos comunes, como el agua (H₂O), el dióxido de carbono (CO₂), el monóxido de carbono (CO), los óxidos de azufre (SO₂ y SO₃) y los óxidos de nitrógeno (NO y NO₂).

Alrededor del 20% de la atmósfera terrestre está compuesta de oxígeno, pero esto no siempre ha sido así. Al comienzo de la historia de nuestro planeta, la atmósfera casi no tenía oxígeno. Los microbios que producen su alimento a través de la fotosíntesis generan oxígeno como subproducto. Finalmente, éste se acumula en la atmósfera, cambiando en forma drástica el medio ambiente de nuestro planeta y, con ello, la historia de la vida.

APLICACIONES DEL OXIGENO

Como componente en sintesis quimicas para soldar a altas temperaturas, fabricar aceros, en medicina y deportes, en ciencias aeroespaciales, etc...

NITROGENO

Nitrogeno, de simbolo N es un elemento gaseoso que compone la mayor parte de la atmosfera terrestre. su numero atomico es 7 y pertenece al grupo 15 de la tabla periodica. el nitrogeno fue aislado por el fisico britancico Daniel Rutherford en 1772 y reconocido en 1776 como gas elemental por el quimico Antoine Laurent de Lavoiser.

el nitrogeno es un gas toxico incoloro, inoloro e insipido. puede condensarse en forma de un liquido o solido cristalino e incoloro. el nitrogeno aparece en dos formas isotopicas naturales; artificialmente se han obtenido 4 isotopos radioactivos.

APLICACIONES DEL NITROGENO

El nitrogeno liquido puede alamcenerse durante periodos prolongados en recipientes especiales denominados termos o frascos dewar. el nitrogeno liquido tiene muchas aplicaciones desde la ultracongelacion de alimentos a la eliminacion de berrugas.

la mayor parte del nitrogeno utilizado en la industria quimica se obtiene por destilacion fraccionada del aire liquido, y se usa para sintetizar amoniaco.

APLICACIONES TIPICAS

atmosfera inerte: tratamiento termico, inertizacion tanques y reactores en la industria petroquimica, alimentaria y farmaceutica; estincion de incendios, mezcla de N2/Ar para lamparas incandecentes; pruenas de presion de tanques y lineas; embasado de bebidad no carbonadas.

purga y barrido de fluidos: industria petroquimica, industria petroquimica petrolera; ingenieria electrica y electronica.

desgasificacion y agitacion de metales y fluidos: desgasificacion de aluminio y magnesio; estimulacion de posos petroleros.

refrigeracion (fase liquida): conservacion de alimentos, investigacion medica y biologica; industria alimentaria; ajuste de piezas mecanicas; desbordado de piezas plasticas y de hule; estruccion de perfiles.

ALMACENAMIENTO

El nitrogeno gaseoso es almacenado y transportado en cilindros de aceros y sin costuras. cuando los cilindros estan conectados en grupos, se usa un intercambiador de calor con la atmosfera, para gasificar completamente el nitrogeno.

HIDROGENO

Es un elemento gaseoso reactivo insipido, incoloro, inoloro, su simbolo es H y su numero atomico es 1.

el hidrogeno elemental es muy escaso en la tierra y es producido industrialmente a partir de hidrocarburos como el metano.

el hidrogeno puede obtenerse apartir del agua por un proceso de elctrolisis, pero resulta un metodo mucho mas caro que la obtencion a partir del gas natural.

APLICACIONES DEL HIDROGENO

* Hidrogenozacion de aceites.

* Procesos especiales de soldadura y corte.

* Laboratorio.

* Hornos de sinterizacion.

* Formacion de atmosfera reductora. (industria del vidrio):

* Fabricacion de semiconductores.

El hidrogeno reacciona con una gran variedad de elmentos no metalicos. se combina con nitrogeno. en presencia de un catalizador, formando amoniaco: con azufre forma sulfuro de higrogeno: con cloro forma cloruro de hidrogeno y con oxigeno forma agua; para que se produzca la reaccion entre oxigeno e hidrogeno a temperatura ambiente se necesita la presencia de un catalizador como el platino finalmente dividido. se mezcla con aire u oxigeno y se prende, explota tambien se conbina con ciertos metales como sodio y litio formando hidruros. actua como agente reductor de oxidos metalicos como el oxido de cobre extrayendo el oxigeno y alejando el metal en estado puro. el hidrogeno recciona con los compuestos organicos insaturados formando los compuestos saturados correspondientes.

debido a su gran combustibilidad y a la muy alta presion necesaria para licuarla el hidrogeno no se almacena ni se transporta en cilindro, sino que se produce in-situ para su utilizacion inmediata.

LEY DE GAY-LUSSAC

Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800.
Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

•Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

¿Por qué ocurre esto?

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

(el cociente entre la presión y la temperatura es constante)

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P₁ y a una temperatura T₁ al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T₂, entonces la presión cambiará a P₂, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

LEY DE CHARLES

Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:

•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

¿Por qué ocurre esto?

Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Matemáticamente podemos expresarlo así:

(el cociente entre el volumen y la temperatura es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V₁ que se encuentra a una temperatura T₁ al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V₂, entonces la temperatura cambiará a T₂, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Charles.

LEY DE BOYLE

Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

El volumen es inversamente proporcional a la presión:

•Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
•Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

¿Por qué ocurre esto?

Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.

Como hemos visto, la expresión matemática de esta ley es:

(el producto de la presión por el volumen es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V₁ que se encuentra a una presión P₁ al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V₂, entonces la presión cambiará a P₂, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Boyle.

LEY DE AVOGADRO

Relación entre la cantidad de gas y su volumen

Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión.

El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas:

•Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen.
•Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye.

¿Por qué ocurre esto?

Vamos a suponer que aumentamos la cantidad de gas. Esto quiere decir que al haber mayor número de moléculas aumentará la frecuencia de los choques con las paredes del recipiente lo que implica (por un instante) que la presión dentro del recipiente es mayor que la exterior y esto provoca que el émbolo se desplace hacia arriba inmediatamente. Al haber ahora mayor distancia entre las paredes (es decir, mayor volumen del recipiente) el número de choques de las moléculas contra las paredes disminuye y la presión vuelve a su valor original.

Según hemos visto en la animación anterior, también podemos expresar la ley de Avogadro así:

(el cociente entre el volumen y la cantidad de gas es constante)

Supongamos que tenemos una cierta cantidad de gas n₁ que ocupa un volumen V₁ al comienzo del experimento. Si variamos la cantidad de gas hasta un nuevo valor n₂, entonces el volumen cambiará a V₂, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Avogadro.