Estados de Agregación de la Materia: Teoría Cinético Molecular y Leyes de los Gases

Estados de Agregación de la Materia

El estado de agregación de la materia depende de las fuerzas atractivas entre las entidades elementales de la sustancia y también de condiciones externas como la presión y la temperatura.

Características de los Estados de la Materia

Sólido

Las entidades elementales se encuentran fuertemente unidas (poca libertad de movimiento), creando una estructura ordenada y rígida. Mantienen su forma ante esfuerzos externos.

Líquido

Las uniones entre entidades elementales son menos intensas (mayor libertad de movimiento que en el sólido). La estructura es fluida y desordenada. Son difícilmente compresibles y no tienen forma propia, ya que se adaptan a la forma del recipiente. Además, los líquidos, a diferencia de los gases, tienen volumen definido.

Gas

Las fuerzas de atracción son débiles, por lo tanto, las entidades elementales se mueven de manera libre. Carecen de volumen propio debido a que sus moléculas están muy alejadas unas de otras.

Teoría Cinético Molecular (TCM)

Hipótesis de la TCM

1. Los gases están formados por partículas muy pequeñas (átomos, moléculas o iones).
2. En su movimiento, las partículas chocan elásticamente entre sí y contra las paredes del recipiente que las contiene.
3. Las partículas que constituyen el gas no ejercen entre sí ningún tipo de fuerza atractiva.
4. La temperatura del gas es la manifestación global de este movimiento microscópico.

Propiedades de los Gases según la TCM

Difusión

Fenómeno por el cual las moléculas/átomos del gas pueden transportarse de un recipiente a otro, debido al movimiento aleatorio de las entidades elementales.

Comprensibilidad

Fenómeno por el cual un gas disminuye de manera significativa su volumen ante una presión externa, debido a que las entidades en el gas se encuentran separadas, ante una mínima fuerza se 'juntan' sin apenas oposición.

Leyes de los Gases y la TCM

Ley de Boyle

Al disminuir el volumen de un recipiente, las moléculas restantes podrán recorrer las paredes más veces en el mismo tiempo, aumentando los choques y la presión.

Ley de Charles-Gay Lussac

Al aumentar la temperatura del gas, las moléculas incrementan su energía cinética media y chocan con más fuerza contra las paredes del recipiente, aumentando la presión.

Volumen Ocupado por un Gas

Si no hay ningún obstáculo que se oponga al movimiento de las moléculas del gas, el total del gas se expande 'infinitamente', por esto ocupa siempre el volumen del recipiente que lo contiene.

TCM y Cambios de Estado

Fusión

En un sólido, las entidades elementales disponen de cierta energía cinética, por lo que oscilan alrededor de posiciones concretas. Al aumentar la temperatura, la energía cinética se incrementará en la misma medida, las entidades elementales tendrán mayor libertad de movimiento, por lo que la estructura será más fluida. Si proseguimos subiendo la temperatura hasta el punto de fusión, la agitación térmica será tal que hará que las entidades elementales se distancien de sus posiciones fijas y el sólido se convertirá en líquido.

Ecuaciones Clave

• Boyle: p.v=K, el volumen es inversamente proporcional a la presión aplicada cuando la temperatura y cantidad de sustancia es constante.
• Avogadro: V=k.n (p y T constantes), el volumen es directamente proporcional a la cantidad de sustancia que contiene.
• Gay Lussac: V=k.T (p y cantidad de sustancia constantes), el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

Datos Adicionales

101325 Pa, 760 mmHg

n= mol, n=m(gramos)/M(gramos/mol)

Presión parcial= p.Xi

Fracción molar (Xi)= ni/nt