Postulados de la Teoría cinética de la Materia

Las leyes de los gases desarrolladas por Boyle, Charles y Gay-Lussac, que establecieron las principales relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura, están basadas en observaciones empíricas y describen el comportamiento de los gases en términos macroscópicos.

 

Sin embargo, existe otra opción para aproximarse al comportamiento de la materia: a través de la teoría atómica que postula, básicamente, que todas las sustancias están compuestas por un gran número de pequeñas partículas (moléculas o átomos). 
En principio, las propiedades observables de la materia (presión, volumen y temperatura) están directamente ligadas a las moléculas que lo componen.

La teoría cinética molecular consta de cinco postulados que describen el comportamiento de las moléculas en la materia. Estos postulados se basan en algunas nociones físicas y químicas muy simples y básicas, aunque también involucran algunas suposiciones con el fin de simplificar los postulados.

• Postulados de la teoría cinética molecular

Estos son los principales postulados de la teoría cinética molecular:

1.            El número de moléculas es grande y la separación media entre ellas es grande comparada con sus dimensiones. Por lo tanto ocupan un volumen despreciable en comparación con el volumen del envase y se consideran masas puntuales.

2.            Las moléculas obedecen las leyes de Newton, pero individualmente se mueven en forma aleatoria, con diferentes velocidades cada una, pero con una velocidad promedio que no cambia con el tiempo.

3.            Las moléculas realizan choques elásticos entre sí, por lo tanto se conserva tanto el momento lineal como la energía cinética de las moléculas.

4.            Las fuerzas entre moléculas son despreciables, excepto durante el choque. Se considera que las fuerzas eléctricas o nucleares entre las moléculas son de corto alcance, por lo tanto solo se consideran las fuerzas impulsivas que surgen durante el choque.

5.            El gas es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas.

6.            El gas se encuentra en equilibrio térmico con las paredes del envase.

• ¿Qué significan estos postulados?

Según el modelo cinético molecular que se toma como válido hoy en día, como decíamos, todo material que vemos está formado por partículas muy pequeñas llamadas moléculas. Estas moléculas están en movimiento continuo y se encuentran unidas por la fuerza de cohesión que existe entre moléculas de una misma materia. Entre una y otra hay un espacio vacío, ya que están en continuo movimiento.
Cuando las moléculas están muy juntas y se mueven en una posición fija, las fuerzas de cohesión son muy grandes. Es el estado sólido de la materia. En cambio cuando están algo más separadas y la fuerza de cohesión es menor, lo que les permite cambiar de posición libremente de forma independiente, estamos en presencia de un líquido.
En el estado gaseoso, las moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente. Aquí no existe fuerza de cohesión.

La energía de la materia, su fuerza de cohesión y el movimiento de las moléculas dependen de la temperatura. Es por eso que podemos lograr pasar una materia del estado líquido al gaseoso y del sólido al líquido, si aplicamos la cantidad de energía necesaria en forma de temperatura.
Esta teoría también describe el comportamiento y las propiedades de los gases. Todos los gases están formados por moléculas que se encuentran en movimiento continuo. Es un movimiento rápido, rectilíneo y aleatorio. Las moléculas de los gases están muy separadas entre sí y no ejercen fuerzas sobre otras moléculas, a excepción de cuando se produce una colisión.
Las propiedades de los gases se describen en términos de presión, volumen, temperatura y número de moléculas. Estos son los parámetros que se usan para definir a los gases.

 

• Diferencia entre un sólido, un líquido y un gas

 

  En un sólido las fuerzas entre las partículas que lo forman son muy grandes, por eso están muy juntas formando estructuras ordenadas. Aún en los sólidos las partículas no están quietas, tienen un movimiento de vibración. 

En un gas las fuerzas de atracción entre las partículas, aunque existen, son muy débiles. Por tanto, se mueven en todas direcciones chocando continuamente unas con otras y contra las paredes del recipiente que las contiene. Existe una gran separación entre las partículas, grandes espacios vacíos. 

En un líquido la situación es intermedia. Las fuerzas entre partículas no son tan grandes como en los sólidos, ni tan débiles como en los gases. Las partículas están más separadas que en los sólidos, pero mucho menos que en los gases.