• Objetivo:
Que el alumna conozca la teoria cinética molecular
Relacionar el movimiento de las partículas de una sustancia con su temperatura.
• Introducción:
La Teoría Cinética Molecular establece características diferentes para cada uno de los estados de la materia. Cuando existe una variación en la temperatura también se puede presentar un cambio en la energía cinética molecular y en la energía potencial, así cuando un sólido, líquido o gas se enfría, su energía disminuye. Con aparatos especiales se pueden controlar temperaturas bajas de tal manera que el movimiento de las partículas puede ser mínimo. Cuando se puede conseguir que las moléculas de una sustancia no se muevan, se dice que se ésta se encuentra en cero absoluto.
De acuerdo a la Teoría Cinética Molecular en los tres estados de la materia; sólido, líquido y gaseoso, la energía potencial y cinética de las moléculas guardan relaciones diferentes. A los líquidos y gases, se les conoce como fluidos porque presentan características similares.

Hipótesis:
|Estados Físicos de la Materia . |
|Características generales .    |
|        [pic] |
|  |
|Sólido | |Líquido | |Gaseoso |
|  | |  | |  |
|[pic] | |Su forma es la del recipiente . | |Su forma es la del recipiente . |
|Tienen forma fija . | |[pic] | |[pic] |
|Su volumen no varía practicamente al | |Su volumen varía poco al comprimirlo . | |Al comprimirlos su volumen varía mucho|
|comprimirlo . | |----- ||. |
|Su estructura es ordenada . | |  | |Su estructura molecular es desordenada|
|  | | | |. |
| | | | |  |
| | | | | |

Desarrollo:
• A lo largo de la historia del pensamiento humano se ha elaborado un modelo acerca de cómo esta constituida la materia, se conoce con el nombre de MODELO CINÉTICO-MOLECULAR.

Según este modelo de materia, todo lo que nos rodea esta formado por unas partículas muy pequeñas, que son invisibles aún a los mejores microscopios y que se llaman moléculas. Las moléculas estan en continuo movimiento y entre ellas existen fuerzas atractivas, llamadas fuerzas de cohesión. Las moléculas, al estar en movimiento, se encuentran a una cierta distancia unas de otras. Entre las moléculas hay espacio vacío. Cuando aumenta la temperatura, las moléculas se mueven mas rapido.

Con este modelo, puede explicarse perfectamente el hecho de que la materia pueda encontrarse en tres estados: SÓLIDO, LÍQUIDO y GASEOSO.

Este modelo permite, también, explicar la razón por la que un sólido puede convertirse en líquido o un gas en líquido
• A lo largo de la historia del pensamiento humano se ha elaborado un modelo a cerca de como esta constituida la materia, se conoce con el nombre de MODELO CINÉTICO MOLECULAR.
Según éste modelo de materia, todo lo que vemos esta formado por unas partículas muy pequeñas, que son invisibles aún a los mejores microscopios y que se llaman moléculas. Las moléculas estan en continuo movimiento y entre ellas existen fuerza atractivas, llamadas fuerzas de cohesión. Las moléculas al estar en movimiento, se encuentran a una cierta distancia unas de otras. Entre las moléculas hay espacio vacío.
En el ESTADO SOLIDO las moléculas estan muy juntas y se mueven oscilando alrededor de unas posiciones fijas; las fuerzas de cohesión son muy grandes. En el ESTADO LIQUIDO las moléculas estan masseparadas y se mueven de manera que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son manos intensas que en el estado sólido, impiden que las moléculas puedan independizarse. En el ESTADO GASEOSO las moléculas estan totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente; no existen fuerzas de cohesión.
Sí aumentamos la temperatura de un sistema material sólido, sus moléculas se moveran mas rapidamente y aumentaran la distancia medía entre ellas, las fuerzas de cohesión disminuyen y llegara un momento en que éstas fuerzas son incapaces de mantener las moléculas en posiciones fijas, las moléculas pueden entonces desplazarse, el sistema material se ha convertido en líquido.
Si la temperatura del líquido continúa aumentando, las moléculas aumentaran aún mas su rapidez, la distancia media entre ellas ira aumentando y las fuerzas de cohesión van disminuyendo hasta que finalmente las moléculas pueden liberarse unas de otras, ahora el SISTEMA MATERIAL 0 conjunto de moléculas esta en estado gaseoso.
Si disminuimos la temperatura de un SISTEMA MATERIAL en estado gaseoso, disminuye la rapidez media de las moléculas y esto hace posible que al acercarse las moléculas casualmente, las fuerzas de cohesión, que siempre aumentan al disminuir la distancia, puedan mantenerlas unidas, el SISTEMA MATERIAL pasara al estado líquido.
Si disminuye aún mas la temperatura, al moverse mas lentamente las moléculas, la distancia media entre ellas sigue disminuyendo, las fuerzas de cohesión aumentaran mas y llegara un momento que son lo suficientemente intensas como para impedir que las moléculas puedan desplazaras, obligandolas a ocupar posiciones fijas, el SISTEMA MATERIAL se ha convertido en un sólido
        Según las condiciones a que esté sometido un cuerpo,  puede presentarse en cualquiera de los tres estados  .
         Por ejemplo , el hielo de un lago, por efecto del calor del sol, se puede convertir en agua líquida y ésta , evaporarse, pasando así al estado gaseoso .
        Estos cambios de estado reciben los siguientes nombres:
        [pic]    FUSIÓN              
        [pic]    VAPORIZACIÓN  
        [pic]    SUBLIMACIÓN 
        [pic]    SOLIDIFICACIÓN 
        [pic]    LICUEFACCIÓN 
        [pic]    SUBLIMACIÓN REGRESIVA
 
           [pic]     Interpretación cinética de la FUSIÓN :
        Sabemos que los sólidos tienen estructura cristalina , esto es , sus atomos estan colocados  de  forma regular en determinados [pic]puntos, siguiendo las tres dimensiones del espacio.          Estos atomos pueden vibrar en torno a su posición de equilibrio y si su temperatura aumenta , la amplitud de sus vibraciones crece , ya que la energía que reciben se emplea en aumentar su velocidad .              Puede llegar un momento que los enlaces  que los retenían en sus posiciones  se rompan , desaparezca la distribución regular o lo que es lo mismo la estructura cristalina y se inicie el paso al estado líquido, es decir la fusión .
            [pic]    Leyes de la FUSIÓN :
1ª .-A la presión atmosférica , las sustancias puras funden a una TEMPERATURA  constante que se llama temperatura de fusión .
2ª .-Mientras dura la fusión la temperatura se mantiene constante .
3ª .-Si la presión exterior cambia , la temperatura de fusión experimenta pequeñas variaciones .
 
[pic]    Interpretación cinética de la  VAPORIZACIÓN
[pic]
          Desaparecida la estructura cristalina -esto es la de sólido- si se sigue calentando el líquido , las partículas iran aumentando su energía cinética y algunas conseguiran llegar a la superficie libre del mismo y venciendo la tensión superficial ( F/l) escaparan del líquido , transformandose en gas .
    [pic]  SUBLIMACIÓN
      En determinadas condiciones de presión y temperatura , un sólido puede pasar directamente a gas . Es lo que conocemos por sublimación .
      Un caso muy conocido de este proceso es el de la naftalina ; también se da en los cristales de iodo .
       En todos los cambios de estado se produce una variación en la estructura de las moléculas produciéndose en ellas cambios en sus energías cinética y potencial y , si hay variación del volumen , se realiza ademas un trabajo .
            En unos cambios de estado ,  la  energía se le comunica al cuerpo y en otros (solidificación , licuacción ) el cuerpo devuelve la energía en forma de calor .

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

 
|[pic] |[pic] |[pic] |
|SÓLIDO |LÍQUIDO |GASEOSO|

ESTADO SÓLIDO

|FORMA |Todos los sólidos tienen forma propia. |
|VOLUMEN |Todos los sólidos tienen volumen propio. |
|COMPRESIBILIDAD |Los sólidos no pueden comprimirse. |
|FUERZAS INTERMOLECULARES |En un sólido las fuerzas intermoleculares que predominan son las de  ATRACCIÓN. |

 CARACTERÍSTICAS DE LOS SÓLIDOS:
Las partículas que lo forman se encuentran ordenadas espacialmente, ocupando posiciones fijas, dando lugar a una estructura interna cristalina, debido a que las fuerzas intermoleculares son muy fuertes.

Las partículas pueden ser: moléculas, atomos o iones.

Si las partículas son ATOMOS, los mismos estan unidos por enlaces covalentes que son muy fuertes, pero los atomos deben mantener una posición fija, sino el enlace se rompe. Estos sólidos son muy duros, pero fragiles, y presentan punto de fusión y ebullición elevados, como el DIAMANTE.

Si las partículas son MOLÉCULAS, las mismas se encuentran unidas entre si por las fuerzas de Van der Waals, que son débiles. Estos sólidos son blandos, y presentan puntos de fusión y ebullición bajos, como el AZÚCAR.

Si las partículas son IONES:

• puede tratarse de metales: iones positivos rodeados de electrones, que son buenos conductores de la corriente eléctrica, duros y presentan puntos de fusión y ebullición altos, como por ejemplo COBRE, ORO, PLATA.

• puede tratarse de compuestos iónicos: debido a la fuerte atracción electrostatica entre los iones opuestos, son sólidos duros, pero fragiles y no conducen la corriente eléctrica. Cuando se encuentran en solución diluida, dicha solución conduce la corriente eléctrica.

[pic][pic][pic]

ESTADO LÍQUIDO

|FORMA |Adoptan la forma del recipiente que los contiene. |
|VOLUMEN |No varía. |
|COMPRESIBILIDAD |Son incompresibles.|
|FUERZAS INTERMOLECULARES QUE PREDOMINAN |En un líquido las fuerzas intermoleculares de ATRACCIÓN y REPULSIÓN se encuentran |
| |igualadas. |

 
|FORMA Y VOLUMEN |
|Si pasamos 250 cm3 de un líquido, cualquiera que este sea, de un vaso a un jarro, tomara la forma del jarro, pero ocupara el mismo |
|volumen. |
|  |
|[pic] |[pic] |PRESIÓN |
| | |Supongamos que tenemos una jeringa a la cual se le quitó la aguja y se ha sellado con calor el orificio |
| | |por el que normalmente sale el líquido. |
| | |A esta jeringa le agregamos una cierta cantidad de agua o alcohol o el líquido que deseemos para el |
| | |ensayo. |
| | |Una vez hecho esto colocamos en su lugar el émbolo e intentamos vencer la resistencia del líquido |
| | |utilizado comprobaremos que no podemos vencer dicha resistencia, por lo que podemos inducir que todos |
| | |los líquidos son incompresibles. |
| | |  |
|FUERZAS INTERMOLECULARES |
|Cada molécula se encuentra rodeada por otras moléculas que laatraen, en el interior del líquido, siendo iguales todas las fuerzas de |
|atracción, por lo que es como si no se efectuara ninguna fuerza sobre la misma. Las moléculas de la superficie se mantienen unidas a |
|través de una fuerza que se manifiesta en la TENSIÓN SUPERFICIAL. |
|Las fuerzas intermoleculares son lo suficientemente fuertes como para impedir que las moléculas se separen, pero no para mantenerlas |
|fijas. |
|Debido a las fuerzas de atracción los líquidos tienen volumen propio. |
| [pic][pic][pic][pic] |

ESTADO GASEOSO

|FORMA |Los gases adoptan la forma total del recipiente que los contiene. |
|VOLUMEN |Ocupan el mayor volumen posible. |
|COMPRESIBILIDAD |Los gases  pueden comprimirse. |
|FUERZAS INTERMOLECULARES |En un gas las fuerzas intermoleculares que predominan son las de  EXPANSIÓN. |

 
|FORMA Y VOLUMEN |
|Adoptan la forma del recipiente que los contiene, pero ocupando todo su volumen. |
|  |
|[pic] |PRESIÓN |
| |A un recipiente le agregamos una cierta cantidad de gas para el ensayo. El gas ocupara todo|
| |el espacio del recipiente. || |Utilizando el émbolo del recipiente hacemos presión sobre la masa de gas (aumentando la |
| |presión), observaremos que podemos reducir el volumen que ocupaba originalmente. |
| |Podemos repetir la experiencia con otros gases,  por lo que se puede inducir que todos los |
| |gases son compresibles. |
| |Luego, también podemos aumentar, en la medida que el recipiente lo permita, el volumen que |
| |ocupa el gas, o sea descomprimirlo (disminuyendo la presión sobre la masa de gas). |
| |  |
|FUERZAS INTERMOLECULARES |
|Las moléculas de un gas se encuentran unidas por fuerzas intermoleculares muy débiles, por lo que estan muy separadas y se mueven al |
|azar. |

 
|[pic][pic][pic] |

Resultados y conclusiones:

Esta teoría describe el comportamiento y las propiedades de la materia en base a cuatro postulados:
1. La materia esta constituida por partículas que pueden ser atomos ó moléculas cuyo tamaño y forma característicos permanecen el estado sólido, líquido ó gas.
2. Estas partículas estan en continuo movimiento aleatorio. En los sólidos y líquidos los movimientos estan limitados por las fuerzas cohesivas, las cuales hay que vencer para fundir un sólido ó evaporar un líquido.
3. La energía depende de la temperatura. A mayor temperatura mas movimiento y mayor energía cinética.
4. Las colisiones entre partículas son elasticas. En una colisión la energía cinética de una partícula se transfiere a otra sin pérdidas de la energía global.