Estados de la materia y leyes de los gases: teoría cinético-molecular y propiedades de líquidos y sólidos

Los estados de agregación de la materia

Gases ideales

Leyes de los gases ideales

Ley de Boyle

La presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente cuando la temperatura es constante. P1·V1 = P2·V2

Ley de Charles y Gay-Lussac

Si la presión se mantiene constante, al aumentar la temperatura el volumen del gas aumenta; al disminuir la temperatura, el volumen del gas disminuye. (V ∝ T a P constante)

Ley combinada de los gases ideales

Relaciona presión, volumen y temperatura cuando una de las magnitudes cambia: combina las leyes de Boyle y de Charles/Gay-Lussac.

Ecuación general de los gases

P·V = n·R·T

Ley de Dalton para las presiones parciales

P_t = P1 + P2 + … + Pn

La teoría cinético-molecular

1. Los gases están formados por partículas. El volumen del átomo o de la molécula es despreciable en relación con las distancias que las separan, de modo que las interacciones entre ellas pueden despreciarse en muchos casos.
2. Movimiento continuo y aleatorio. Las moléculas del gas se mueven de forma continua y aleatoria, chocando entre sí y con las paredes del recipiente.
3. Choques elásticos. Los choques que se originan entre las partículas son completamente elásticos; no hay variación neta de su energía cinética total en los choques.
4. Energía cinética media proporcional a la temperatura. La energía cinética media de las moléculas gaseosas (E_c = 1/2·m·v²) es directamente proporcional a la temperatura de la muestra (E_c = k·T).

Justificación de las propiedades y leyes de los gases

Mediante los postulados 1 y 2 se explica por qué los gases tienden a ocupar el máximo volumen disponible y por qué ejercen presión sobre las paredes del recipiente. Los cuatro postulados juntos permiten justificar las leyes experimentales que cumplen los gases ideales.

Propiedades de los líquidos

La viscosidad de algunos líquidos se debe a que las interacciones entre sus partículas no se pueden despreciar. El aumento de la energía cinética de las partículas al aumentar la temperatura explica el fenómeno de la evaporación y, si la temperatura disminuye, el de la condensación. Cada líquido tiene una presión de vapor a una determinada temperatura, de forma que cuando ésta iguala a la presión atmosférica el líquido hierve.

Propiedades de los sólidos

La interacción entre las partículas de un sólido es muy alta, lo que obliga a sus partículas a colocarse de manera ordenada formando estructuras geométricas cristalinas cuya simetría equilibra dichas interacciones en todas las direcciones del espacio. El punto de fusión de un sólido es poco sensible a la presión exterior. Un sólido sublima cuando su presión de vapor iguala a la presión atmosférica a una temperatura inferior a la de su punto de fusión.