Teoría cinética de la materia

La energía de todas las partículas cambia según la temperatura de la muestra de materia, que define si es un sólido, un líquido o un gas. La energía de las partículas sólidas es la más baja, mientras que la energía de las partículas gaseosas es la más alta. La energía cinética promedio de las partículas se mide por la temperatura de una sustancia. Cuando se modifica la energía de las partículas, la fase de las partículas puede cambiar. Hay espacios entre las partículas de materia. A medida que una muestra de materia viaja desde las fases sólida a líquida y gaseosa, la cantidad promedio de espacio vacío entre las moléculas crece. 

De acuerdo con la teoría cinética de la materia, toda la materia está formada por partículas microscópicas en movimiento aleatorio con espacio entre ellas.

Cuatro fases de la materia

Sólidos, líquidos, gases y plasmas: estas son las cuatro fases de la materia, que son simplemente las muchas formas que puede tomar la materia. Es interesante notar que muchos compuestos pueden existir en múltiples fases. Considere el agua: puede existir como sólido (hielo), líquido (agua líquida) o gas (vapor de agua).

• La cantidad de energía que separa estos estados es la diferencia. Los sólidos contienen la menor cantidad de energía, lo que ayuda a explicar por qué sus partículas se adhieren entre sí de forma tan segura. Debido a que los líquidos tienen más energía que los sólidos, tomarán la forma de su recipiente hasta la superficie.
• Los líquidos tienen más energía que los gases. Tanto más, de hecho, que sus partículas se esparcen hasta llenar todo el volumen del recipiente. Debido a que las partículas de gas tienen tanta energía, no pueden permanecer inmóviles. Vuelan en todas direcciones, tratando de poner la mayor distancia posible entre ellos y las otras partículas de gas.
• Los plasmas son gases ionizados que son raros en la Tierra en su estado nativo. Los letreros de neón y las bombillas de luz fluorescente son ejemplos de objetos hechos por el hombre. El plasma, por otro lado, es la fase más común de la materia en el resto del universo. La mayoría de las estrellas, así como las auroras boreales que se ven en las regiones polares, son plasma.

teoría cinética de la materia

Todas las sustancias tienen energía que depende de la temperatura a la que se coloca la sustancia. Determina si la materia está en estado sólido, líquido o gaseoso. La temperatura de esa materia en particular es una medida de la energía cinética de las partículas. Entonces, podemos concluir que el cambio en el estado de una materia puede ocurrir debido al cambio de temperatura. 

La energía que posee un cuerpo debido a su movimiento se conoce como energía cinética. La teoría cinética de la materia establece que “La materia está formada por aquellas sustancias o partículas que están en constante movimiento”. El nivel de energía de las partículas depende de la temperatura que posea la materia. Esto nos ayuda a determinar si esa materia está en estado sólido, líquido o gaseoso. La teoría cinética de la materia también nos da una descripción de las propiedades microscópicas de los átomos. 

El objetivo principal de esta teoría es explicar la existencia de la materia en varias fases y estas cambian de un estado a otro. La teoría cinética explica que:

• A nivel molecular, se puede explicar la interpretación de la presión y la temperatura.
• Sigue la teoría de Avogadro y las leyes de los gases.
• Describe correctamente la capacidad calorífica específica de los diferentes gases.

La teoría cinética molecular de la materia describe las propiedades microscópicas de los átomos (o moléculas) y sus interacciones, que se elevan a características macroscópicas que pueden observarse (como presión, volumen, temperatura). La idea se puede usar para explicar por qué la materia existe en diferentes fases (sólido, líquido y gas), así como también cómo la materia puede cambiar de una fase a otra. De acuerdo con la teoría cinética molecular de la materia,

1. Las partículas que componen la materia se mueven continuamente.
2. Cada partícula tiene energía, sin embargo, la cantidad de energía cambia según la temperatura de la muestra de materia. El estado de la sustancia se determina entonces según sea sólida, líquida o gaseosa. Las moléculas en estado sólido tienen la menor cantidad de energía, mientras que las partículas gaseosas tienen la mayor parte.
3. La energía cinética promedio de las partículas se mide por la temperatura de una sustancia.
4. Cuando se modifica la energía de las partículas, la fase de las partículas puede cambiar.
5. Hay espacios entre las partículas de materia. A medida que una muestra de materia viaja desde las fases sólida a líquida y gaseosa, aumenta la cantidad promedio de espacio vacío entre las moléculas.
6. Existen fuerzas atractivas entre átomos/moléculas, y cuando las partículas se acercan, estas fuerzas se vuelven más fuertes. Las fuerzas intermoleculares son el término para estas fuerzas de atracción.

Entender el comportamiento de la materia.

La materia es una sustancia que ocupa espacio y hasre, la presión, la masa y el volumen son también los principales factores que determinan el estado de la materia. El estado de la materia puede cambiar si la temperatura del entorno aumenta. Las partículas sólidas, líquidas y gaseosas se comportan de manera diferente pero dan resultados similares. La partícula está en movimiento aleatorio y constante en todos los estados a temperatura ambiente. 

Con el aumento de temperatura y presión, la energía cinética y la velocidad de las partículas también aumentan. Pero, la fuerza que está presente entre ellos no se ve afectada ni debilitada. En el sólido, las partículas están muy apretadas, por lo que solo se pueden mover con una pequeña vibración. En líquido, las partículas se colocan un poco lejos unas de otras en comparación con los sólidos. Requieren una gran cantidad de vibración para hacer el movimiento. En el gas, las partículas están muy lejos unas de otras, por lo que no podemos ver los gases con nuestros ojos de serpiente. Necesitan una gran cantidad de partículas para moverse. 

• Masa: La masa se puede definir como el peso de la materia. Generalmente se pesan en gramos. Cuando las partículas de un átomo están muy juntas, mayor es la masa que tienen. Todos a veces nos confundimos al diferenciar entre peso y masa. Entonces, podemos saber la diferencia con un ejemplo simple. Primero, tome un trozo de oro uno en la luna y otro en la tierra, así tendrán la misma masa pero el peso será diferente debido a la gravedad.
• Volumen: El espacio total ocupado por una sustancia se conoce como volumen. Se miden en metros cúbicos. Dependiendo de los estados físicos de la materia las formas son diferentes para medir su volumen
• Densidad: La relación entre masa y volumen se conoce como densidad. se miden en pascales. Si un huevo se mantiene en agua normal, se hunden, pero cuando el huevo se mantiene en agua salada, flota porque el agua salada tiene una mayor densidad en comparación con el agua.

 Ilustración: Agua

Tomemos el caso del agua. Las moléculas de agua en su estado sólido (hielo) tienen relativamente poca energía y no pueden separarse unas de otras. Las moléculas están dispuestas en un arreglo regular conocido como red. La energía de las moléculas en el hielo aumenta a medida que se calienta. Esto significa que ciertas moléculas de agua pueden superar las interacciones intermoleculares que las mantienen juntas, lo que les permite migrar más lejos y producir agua líquida. 

Las moléculas en el agua líquida tienen más libertad para moverse que en la red sólida, por lo que pueden fluir. El agua líquida se convertirá en vapor de agua, que es un gas si las moléculas se calientan más. Las partículas de gas contienen más energía y, en promedio, están separadas entre sí por distancias mucho mayores que el tamaño de los átomos/moléculas. Dadas las enormes distancias entre las partículas, las fuerzas de atracción entre ellas son bastante débiles.

Los procesos para cambiar el estado del agua son:

• Evaporación: El proceso de cambiar un estado líquido a gas al proporcionar calor se llama evaporación.
• Condensación: El proceso en el que el agua cambia de estado gaseoso a líquido al enfriarla se conoce como condensación.
• Derretimiento: Cuando el estado sólido del agua se cambia a un estado líquido también por el método de calentamiento se llama fusión.
• Congelación: cuando el estado líquido cambia a un estado sólido, se denomina método de congelación.
• Sublimación: cuando el estado sólido del agua cambia directamente a un estado gaseoso, se conoce como sublimación.
• Deposición: cuando el vapor de agua cambia directamente a un estado sólido, se conoce como deposición.

Ejemplos de preguntas 

Pregunta 1: ¿Por qué un huevo se hunde en agua salada pero flota en una normal? ¿Justificar?

Responder: 

Un huevo se hunde en agua salada pero flota en agua normal porque el agua salada tiene una densidad mayor que un huevo.

Pregunta 2: ¿Por qué la teoría de Dalton fue un éxito?

Responder:

La teoría de Dalton fue un éxito debido a los siguientes puntos

• Las moléculas están formadas por átomos, es decir, están formadas por moléculas.
• La estructura atómica se puede examinar con un microscopio electrónico.

Pregunta 3: ¿Por qué los niveles de energía de las sustancias son diferentes entre sí? 

Responder:

El nivel de energía de la materia es diferente entre sí porque depende de la temperatura de las sustancias.

Pregunta 4: ¿Cómo se llama el estudio de los cristales? Defina cristal.

Responder:

El estudio de los cristales se conoce como cristalografía. Un cristal es una sustancia sólida cuyos componentes están dispuestos en una estructura microscópica ordenada y tienen bordes o extremos afilados.

Pregunta 5: Escribe la fórmula de la ecuación de los gases perfectos y ¿qué describe?

Responder:

La fórmula de la ecuación de los gases perfectos es PV = _μ RT. Esta ecuación describe cómo se comporta el gas en una condición específica.