Cinetica de los Solidos

Esta teoría fue apoyada por el análisis de diferentes hechos que la apoyan. Vamos a representar uno modelo de los estados fundamentales de la materia según la teoría cinética. Pondremos el agua como ejemplo.

Moléculas de agua líquida

SOLIDO: Las moléculas están ordenadas, próximas entre sí, unidas por fuerzas de cohesión grandes, formando una estructura compacta, ordenada y periódica llamada RED. Aunque las moléculas de agua en estado sólido (hielo) están relativamente fijas, se mueven sin abandonar sus posiciones en la red: vibran incesantemente como prueba de la energía témica que almacenan.

Algunas propiedades que sirven para justificar la teoría cinética son: el movimiento browniano, el movimiento del humo que asciende, la disolución de los sólidos o la difusión de los gases.

 Las partículas solidas:

• Están fuertemente unidas, muy juntas y ordenadas.
• Sólo pueden vibrar, sin cambiar de posición.

Descripción Cinético-Molecular de los Estados de Agregación En Cuanto A El Estado Solido:

Estado Solido:

Se caracteriza por fuerzas de cohesión grandes, mucho mayores que las derepulsión. Como consecuencia, los espacios intermoleculares son mínimos, el orden es perfecto y las partículas se mantienen en posiciones rígidas. Los sólidos poseen volumen propio. 

Las moléculas, átomos o iones ocupan posiciones específicas en una estructura tridimensional. Cada partícula posee energía cinética suficiente como para vibrar alrededor de una posición de equilibrio pero no le permite el desplazamiento desde esa posición. La libertad de movimiento molecular es muy restringida, no pueden fluir.

Los sólidos poseen forma propia.

Si por ejemplo consideramos un sólido cristalino cuyos iones se encuentran ordenados en el espacio y suponemos que el cristal pertenece al sistema cúbico, podemos representarlo con el siguiente esquema:

Cada ión tiene una posición fija en el espacio. Esto le confiere forma y volumen propios al cuerpo. En esa posición fija, cada partícula (molécula, átomo o ión), vibra sin cesar. Los sólidos cristalinos poseen una estructura ordenada de largo alcance.

Pueden formar cristales gigantes

Existen otros sólidos con ordenamiento al azar y corto alcance, denominados amorfos, por ejemplo gomas y plásticos. 

Haciendo un pequeño análisis general llegamos a ciertas conclusiones y definiciones de los Estados de la Materia. La Teoría Cinética:

1)      Un universo de materia.

La materia es todo lo que percibimos por los sentidos.

2)      ¿Qué es la materia?

La materia es todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio, es decir tiene volumen.

Masa y volumen son propiedades que caracterizan a la materia y la distinguen de lo que no lo es.

Son propiedades medibles, lo que significa que son magnitudes.

3)      Sistema material:

• La masa es la cantidad de materia que forma el sistema.

• El volumen es el espacio que ocupa el sistema.

4)      Propiedades generales y características. La densidad:

La masa y el volumen son propiedades de la materia, pero no nos permiten identificar las Sustancias.

Las propiedades generales de la materia, como la masa y el volumen, no nos permiten identificar Las sustancias. Las propiedades que sirven para identificar las sustancias se denominan propiedades

Una de las propiedades características es la densidad que se define como el cociente entre la masa y el volumen. Su unidad en el Sistema Internacional es kg /m3 aunque también se suele utilizar g /cm3 .

La densidad es única para cada sustancia.

5)      Los estados de la materia:

Estados de agregación o estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

Sólidos:

• Tienen una forma definida.

• Su volumen es fijo.

• No fluyen, ni se diluyen.

Líquidos:

• Toman la forma del recipiente que los contiene.

• Su volumen es fijo.

• Fluyen con facilidad, aunque no se diluyen.

Javier Fernández Carrizo 1

Física y Química 3º E.S.O.

Gases:

• Se adaptan a la forma del recipiente que los contiene.

• No tiene volumen fijo.

• Fluyen y se diluyen.

5) Los cambios de estado:

Es posible encontrar una misma sustancia en distintos estados de agregación, dependiendo de la temperatura.

• Sublimación: de sólido a gas.

• Fusión: de sólido a líquido.

• Vaporización: de líquido a gas.

• Sublimación inversa: de gas a sólido.

• Condensación: de gas a líquido.

• Solidificación: de líquido a sólido.

6)      Punto de fusión y punto de ebullición.

La temperatura a la que tiene lugar el cambio de sólido a líquido (o de líquido a sólido) se denomina punto de fusión. La temperatura a la que ocurre el cambio de líquido a gas (o de gas a líquido) se llama punto de ebullición.

Una sustancia se encuentra en estado sólido si su temperatura es inferior a su punto de fusión, en estado líquido si su temperatura está comprendida entre el punto de fusión y el de ebullición, y se encuentra en estado gaseoso cuando su temperatura es superior al punto de ebullición.

Durante el cambio de estado de una sustancia pura, la temperatura no varía, pero debemos continuar calentando o enfriando. El calor que proporcionamos o que retiramos recibe el nombre de calor latente de fusión o de vaporización, según el cambio de estado que se trate.

8)      La teoría cinética:

Para explicar los distintos estados de agregación se propone la teoría cinética. Intenta justificar el comportamiento macroscópico de la materia a partir de su comportamiento microscópico.

Postulados de la teoría cinética:

1. Los gases están formados por partículas microscópicas, muy separadas entre sí.

2. Estas partículas se mueven continuamente en todas direcciones, chocando unas con otras y con las paredes del recipiente que los contiene.

3. Excepto cuando chocan, las partículas se mueven en línea recta y de forma independiente.

4. Los choques entre las partículas o con las paredes del recipiente son elásticos, es decir, en ellos no se pierde energía. Física y Química 3º E.S.O.

5. La velocidad de las partículas, que depende de la energía que poseen, determina la temperatura del gas, esta es mayor cuanto más rápidamente se mueven.

Los gases se difunden y ocupan todo el espacio del recipiente que los contiene. Los gases se puedencomprimir fácilmente.

9)      Presión de un gas.

Un gas, dentro de un recipiente cerrado, provoca coches de partículas con la superficie del recipiente. Esas colisiones son la presión. La presión es una magnitud y su unidad en el Sistema Internacional es el Pascal (Pa).

La medida de la presión en un recipiente cerrado se lleva a cabo mediante un instrumento llamado manómetro.

Factores que influyen en la presión:

• La presión se incrementa al aumentar la cantidad de gas.

• La presión se incrementa al elevar la temperatura.

• Al comprimir el gas, aumentan los choques, en consecuencia aumenta la presión.

10)  Los estados de la materia según la teoría cinética:

Las conclusiones de la teoría cinética también sirven para justificar el comportamiento de las

sustancias que se encuentran en estado líquido o sólido. Un sistema material está formado por

partículas en movimiento, cuya velocidad determina la temperatura a la que se encuentra.

Sólidos:

• Partículas fuertemente unidas, sólo pueden vibrar sin perder la posición.

• Forma fija y definida.

• Volumen fijo.

• No fluyen, ni se diluyen.

Líquidos:

• Las partículas pueden moverse libremente, sin perder el contacto entre ellas.

• Forma del recipiente que los contiene.

• Volumen fijo.

• Fluyen y no se diluyen.

Gas:

• Se mueven al azar, sólo existe contacto en los choques.

• Forma del recipiente que los contiene.

• Volumen variable.

• Fluyen y se difunden.