TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA
Estructura interna de los estados
de agregación
La
teoría cinética establece que la materia está constituida por pequeñas
partículas (átomos, moléculas o iones) que están en continuo movimiento y entre
ellas existen espacios vacíos.
En
cada uno de los tres estados de agregación las partículas mínimas (átomos,
moléculas o iones) se disponen de manera diferente
§La distancia
entre las partículas es mayor en el estado gaseoso
que en el líquido, y en éste mayor que en el sólido.
§Las fuerzas de atracción
entre estas partículas mínimas (fuerzas de cohesión) son mayores en los sólidos
que en los líquidos y en éstos mayores que en los gases.
Estado Sólido
En
estado sólido las partículas últimas (ya sean moléculas, átomos o iones), se
encuentran en
contacto unas con otras y dispuestas
en posiciones fijas.
Las
partículas pueden vibrar
alrededor de sus posiciones fijas, pero no pueden cambiar de posición.
De ahí la forma y el volumen invariables y la débil compresibilidad de los sólidos.
En
los sólidos cristalinos,
las partículas obedecen aun orden geométrico, que se repite a través de todo el
sólido, constituyendo la red o retículo cristalino. De éste puede considerarse
sólo una parte representativa que se llama celdilla
unidad. Las diversas formas de cristales no son más que la traducción externa
de la simetría interna de la red.
Lo
usual es que en los sólidos no se aprecie, a simple vista la ordenación
cristalina. Esto se debe a que cualquier porción de materia no es un retículo
cristalino gigante, sino un conjunto de pequeños cristales interpenetrados
estrechamente.
En
los sólidos amorfos,
como el vidrio o las resinas sintéticas, la distribución de las partículas
carece del orden mencionado.
Estado Líquido
En
los líquidos las partículas constituyentes están en contacto unas con otras.
De
ahí que los líquidos posean volumen constante y débil compresibilidad, También
por esto, las densidades de los líquidos son, en general, algo inferiores a las
de los sólidos, aunque del mismo orden.
Las
partículas que constituyen el líquido no
se encuentran fijas,
sino que pueden moverse
unas en relación a otras.
Por
esto los líquidos fluyen y no tienen forma forma propia, adoptan la forma del recipiente
que los contiene.
Estado
Gaseoso
En
estado gaseoso las partículas son independientes unas de otras, están separadas
por enormes distancias con relación a su tamaño. Tal es así, que en las mismas condiciones de presión y temperatura,
el volumen de un gas no depende más que del número de partículas (ley de
Avogadro) y no del tamaño de éstas, despreciable frente a sus distancias.
De
ahí, la gran compresibilidad y los valores extremadamente pequeños de las
densidades de los gases
Las
partículas de un gas se mueven
con total libertad y
tienden a separarse, aumentando la distancia entre ellas hasta ocupar todo el
espacio disponible.
Por
esto los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los
contiene.
Las
partículas de un gas se encuentran en constante movimiento en línea recta y
cambian de dirección cuando chocan
entre ellas y con las paredes del recipiente.
Estos choques de las partículas del gas con las paredes del recipiente que lo
contiene son los responsables de la presión
del gas.
Las colisiones son rápidas y elásticas (la energía total del gas permanece constante).
Fusión y Solidificación
La
fusión es el paso de sólido a líquido.
Para
conseguirla hay que aumentar la temperatura del sólido.
§Al calentar un cuerpo sólido, aumenta la
energía de las partículas y, con ella, la amplitud de las vibraciones, esto
hace que el sólido se dilate.
§Llega un momento en que esta energía es
suficiente para vencer las fuerzas de cohesión entre las partículas y éstas
comienzan a resbalar unas sobre otras. Entonces se produce la fusión
distinguiremos
entre cuerpos cristalinos y amorfos.
En los sólidos cristalinos, la fusión se produce a una temperatura constante, denominada temperatura de fusión que puede variar según la presión. Una vez alcanzada la temperatura o punto de fusión (que es característica para cada sustancia pura), aunque se siga calentando, la temperatura no se eleva y se mantiene constante hasta que la totalidad del sólido se ha fundido.
En
los sólidos amorfos, la fusión se produce dentro de un intervalo amplio de
temperaturas, durante el cual el cuerpo pasa por un estado pastoso intermedio.
El proceso inverso a la fusión se
denomina solidificación, es el paso de líquido a sólido,
y para conseguirla hay que disminuir la temperatura del cuerpo.
Durante la fusión, la energía
calorífica se emplea en romper las fuerzas atractivas entre las moléculas, no
en aumentar la temperatura que, como puede observarse en la gráfica, permanece
constante.
Vaporización y Condensación
La vaporización es el paso del estado líquido al
gaseoso.
Puede conseguirse aumentando la
temperatura del líquido o bien disminuyendo la presión sobre él.
§Al calentar un líquido, aumenta
la velocidad de desplazamiento de las partículas y, con ella, su energía.
§Esta energía es suficiente para
que las partículas próximas a la superficie del líquido puedan vencer las
fuerzas de cohesión que las demás les ejercen y escapar a su atracción.
Entonces se produce la vaporización.
§Al elevarse la temperatura del
líquido, la velocidad media de las partículas aumenta y cada vez es mayor el
número de ellas que pueden escapar y pasar al estado gaseoso, grupos grandes de
partículas se mueven en todas las direcciones y dejan espacios vacíos entre
ellos (burbujas); dichos espacios, contienen unas pocas partículas en
movimiento muy rápido.
El
proceso de vaporización tiene lugar de dos formas:
§La
evaporación
es un fenómeno que se produce exclusivamente en la superficie del líquido y a
cualquier temperatura. La evaporación aumenta al aumentar la temperatura y
disminuir la presión sobre el líquido.
§La
ebullición
es un fenómeno que afecta a toda la masa del líquido. Tiene lugar a una
temperatura determinada constante, llamada temperatura o punto de ebullición de
la sustancia que también depende de la presión.
El proceso inverso a la
vaporización se llama condensación o
licuación,
es el paso de gas a líquido, Se consigue disminuyendo la temperatura del gas o
bien aumentando la presión sobre él.
A
medida que disminuye la energía de las partículas gaseosas, éstas son
capturadas por las fuerzas de cohesión y pasan al estado líquido
Sublimación
La
sublimación es el paso directo del estado sólido al gaseoso. La sublimación
regresiva es el proceso inverso
Para
que se produzca es necesario que los cuerpos se encuentren en unas determinadas
condiciones de presión y temperatura, que varían según la sustancia de que se
trate.
M. Ed. Gladys del Carmen Marín Quevedo
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