Los estados de agregación de la materia y la Teoría cinético molecular
Estado de agregación de las sustancias
Observación : Cambios de estado
Toda la materia que se presenta en la Tierra se encuentra clasificada en una de esas tres formas llamadas estados de agregación, todos con características y propiedades diferentes: sólido, líquido y gas.
Aplicación práctica : La Química facilita la vida
A partir de los tres estados de agregación más conocidos, suceden otro tipo de transformaciones o cambios de estado que te permiten disfrutar de una refrescante agua de frutas durante la comida, de un suave helado o de una paleta congelada cubierta con chocolate líquido. Gracias a los avances de los estudiosos de la química se disponen de tan “gratificantes” aplicaciones, pero hay muchas más.
: En el tránsito del cambios de estado
Cuando la forma y el volumen de la sustancia no están determinados o las partículas están libres o estrechamente unidas, ¿su estado se está modificando?
Observación : Otros estados de la materia
En la Tierra ¿es posible encontrar algunas manifestaciones del cuarto estado de la materia o plasma?
Saber más : Gases altamente ionizados
En la actualidad se reconocen un cuarto y quinto estado de la materia. El cuarto estado, no lo podemos encontrar en la naturaleza sino en cuerpos en combustión a muy altas temperaturas, nos referimos al plasma[1] y un quinto estado conocido como “cubo cuántico o condensado de Bose - Einstein", que se consigue a temperaturas muy cercanas al cero absoluto.
Se investigan también en nuestros días otros estados, observables bajo condiciones extremas de presión y temperatura.
¿Cómo explicar el comportamiento de la materia y las particularidades de los gases? Esta pregunta tuvo una respuesta tentativa desde el siglo XIX cuando los científicos plantearon la Teoría cinética de los gases, misma que se transformó en el modelo cinético molecular de la materia para aplicarse a los sólidos y los líquidos. Se sustentó en la discontinuidad de la materia y que sus partículas están en movimiento constante gracias a la cohesión y la repulsión.
Saber más : Teoría Cinético Molecular aplicada a los tres estados de la materia
La Teoría Cinética Molecular (TCM), fue desarrollada por Ludwig Boltzmann[2] y James Maxwell[3], describe el comportamiento de los gases en términos de partículas en movimiento. El modelo hace varias suposiciones acerca del tamaño, el movimiento y la energía de las partículas de gas:
• Los gases están constituidos por pequeñas partículas, separadas entre sí por un espacio vacío.
• Las partículas de gas se mueven a altas velocidades, en forma recta y desordenada.
• Un gas ideal ejerce una presión continua sobre las paredes del recipiente que lo contiene, debido a los choques de las partículas con las paredes de éste.
• Los choques entre las partículas gaseosas son elásticos. No hay pérdida de energía cinética.
• No se tienen en cuenta las interacciones de atracción y repulsión molecular.
• La energía cinética se puede transferir entre partículas que colisionan, pero el total de dicha energía de las dos partículas no cambia.
• Dos factores determinan la energía cinética de una partícula: masa y velocidad. La energía cinética de una partícula se puede representar por la ecuación: Ec=1/2.mv2
Donde: Ec--- energía cinética
m--- masa de la partícula
V---- velocidad de la partícula
Las partículas que componen diferentes gases pueden variar ampliamente en tamaño. No obstante, de acuerdo con la Teoría cinética molecular, las partículas de una muestra de un gas, se encuentran suficientemente alejadas, por lo que el tamaño tiene una influencia insignificante en el volumen ocupado.
Aunque esta teoría se desarrolló inicialmente para los gases, se puede aplicar a los tres estados de la materia.
: Actividad 3
¿A qué propiedad se debe que una balsa flote en la superficie del agua? Justifica tu respuesta teniendo en cuenta la Teoría Cinético Molecular.
¿Qué sustancia encuentras en la naturaleza en los tres estados de agregación?
Los diversos cambios de estado conocidos se pueden integrar en el llamado diagrama de fases. En éste se representa las relaciones entre las variaciones de la presión y la temperatura para una sustancia pura en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso.
Aplicación práctica :
El fenómeno físico de la sublimación permite imprimir camisetas u otros objetos que usas diariamente. Las tintas de sublimación utilizadas brindan una excelente nitidez, resolución, color y durabilidad.
Observación : Efecto de sublimación del diyodo
: Actividad 4
Si calientas ligeramente un vaso de precipitado que contiene una pequeña cantidad de yodo, cubierto con una cápsula de porcelana a la que colocaste un poco de agua ¿Qué sucede? Puedes hacer la prueba en casa.
¿Sabías que...? : Aplicación de los cambios nucleares de la materia
Los cambios químicos de la materia ha posibilitado conocer la antigüedad de diversos objetos arqueológicos, pero uno de los cálculos más fascinantes que ha podido realizarse es el de la edad de la Tierra, a partir del conocimiento de la proporción actual de uranio y plomo en el planeta, se ha estimado que la Tierra se formó aproximadamente hace 4.5 miles de millones de años.