¿Qué es un gas real en química?

Un gas real, es el que se desvía del comportamiento de la denominada ley de los gases ideales. El gas ideal, es un gas teórico, cuyo comportamiento sigue una ley determinada.

La ley de los gases ideales

La ley que rige el comportamiento de los gases ideales es:

PV = nRT

Donde:

P = presión

V = volumen

n = número de moles del gas

R = constante del gas

T = temperatura absoluta

La ley de los gases ideales funciona para todos los gases ideales independientemente de su identidad química. Pero esta ecuación, que es una ecuación de estado, solo es aplicable ciertas condiciones. Asume que las partículas participan como colisiones elásticas perfectas, sin volumen y no interaccionan unas con otras a excepción de que colisiones. En otras palabras, el gas se comporta de acuerdo con la teoría cinética molecular de los gases.

Similitudes entre los gases reales e ideales

• Tanto los gases reales como ideales tienen masa.
• Los gases son mucho menos densos que los líquidos o sólidos. Las partículas de los gases tanto reales como ideales, están muy alejadas unas de otras.
• Ya que son muy poco densas, el tamaño y el volumen de las partículas de los gases son muy pequeñas, en comparación con la distancia entre las partículas.
• Las partículas de ambos gases tienen energía cinética. Las partículas de los gases se mueven de manera aleatoria, pero prácticamente en línea recta entre las colisiones.

Comportamiento de los gases reales

Un gas real, es un gas que debido a las interacciones intermoleculares no se comporta como un gas ideal. La ley de los gases ideales se basa en los supuestos de que los gases se componen de masas puntuales que experimentan colisiones. De esta manera, los gases reales se desvían a partir de esos supuestos a bajas temperaturas o altas presiones.

1. Al aumentar la presión, el volumen del gas se aproxima a cero, es decir, disminuye. No llega a ser cero, porque siguen existiendo moléculas ocupando un determinado espacio.

• Las fuerzas intermoleculares que hay entre lo gases, son mayores a medida que se bajan las temperaturas, ya que el movimiento molecular en este aspecto se ralentiza hasta detenerse.

Por tanto, si modificamos estas condiciones, el gas real se puede llegar a comportar como un gas ideal, bajo dos condiciones:

1. Baja presión: muchos gases se encuentran a bajas presiones.
2. Elevadas temperaturas: en los gases, las temperaturas elevadas se consideran aquellas que superen la temperatura de vaporización. Así que, incluso a temperatura ambiente es suficiente, para darle a los gases reales la energía cinética que les hace actuar como gas ideal.

Ecuación de los gases reales

El gas ideal, habitualmente sigue la ecuación PV = nRT, donde P es la presión en atmósferas, V es el volumen en litros, n es el número de moles, R es la constante del gas ideal expresada en unidades del SI como 0,082 L·atm/mol·K, y T es la temperatura medida en grados Kelvin.

Para los gases reales, hay que introducir dos cambios añadiendo una constante para la presión y restando una constante diferente al volumen. La nueva ecuación, resulta como:

(P + an²)(V-nb) = nRT

Donde “a” es la constante de atracción entre las moléculas de un gas dado, y “b” es el volumen de esas moléculas que hay dentro del recipiente. También hay que destacar de la ecuación anterior que se dan “n” (moles) adicionales, ya que “a” y “b” son valores para un solo mol de ese gas. 

Es por ello, que hay multiplicar el valor de las contantes al número total de moles para poder así obtener el valor correcto.  Además, los valores de las constantes son diferentes para cada gas, ya que cada uno de ellos tiene propiedades diferentes.

La ecuación de los gases reales, se llama ecuación de Van der Waals. Lo importante aquí es que también hay que saber los valores de las constantes “a” y “b”, que, los cuales afortunadamente, están disponibles y se pueden buscar fácilmente.

Fuentes

Helmenstine, A. (2021). Real Gas vs Ideal Gas. Retrieved 14 February 2022, from https://sciencenotes.org/real-gas-vs-ideal-gas/

Real Gases. (2013). Retrieved 30 May 2021, from https://cutt.ly/onsPSqr