Leyes de los Gases y Teoría Cinético-Molecular: Fundamentos y Propiedades de la Materia

Leyes de los Gases y Teoría Cinético-Molecular

Leyes de los Gases

El estudio de los gases ha sido de enorme interés para la ciencia, ya que establece relaciones entre las variables de estado: presión, volumen y temperatura.

• Ley de Boyle-Mariotte: En un proceso a temperatura constante, la presión y el volumen son inversamente proporcionales.
• Ley de Charles: En un proceso a presión constante, el volumen y la temperatura son directamente proporcionales.
• Ley de Gay-Lussac: En un proceso a volumen constante, la presión y la temperatura son directamente proporcionales.

Estas tres leyes se engloban en una sola llamada ley general de los gases.

Teoría Cinético-Molecular

La teoría cinético-molecular (TCM) permite explicar las características de sólidos, líquidos y gases, así como el comportamiento de la materia en los cambios de estado.

• Todos los gases están formados por un gran número de partículas en continuo movimiento que chocan entre sí y con las paredes del recipiente.
• El comportamiento de las partículas queda determinado por las fuerzas atractivas (o de cohesión) y por las fuerzas repulsivas (o de dispersión).
• Las partículas tienen un volumen muy pequeño en comparación con las distancias entre ellas. Entre partícula y partícula solo hay espacio vacío.

Temperatura

La temperatura de un sistema material es proporcional a la energía cinética media de sus partículas. La escala absoluta o escala Kelvin tiene como unidad el Kelvin (K) y su valor cero es el cero absoluto de temperatura.

Materia y Sistemas Materiales

Materia: Es todo aquello que ocupa espacio y tiene masa.

Sistema material: Es una porción de materia que se considera de forma aislada para su estudio.

Sustancia: Es un tipo concreto de materia.

Características de los Sistemas Materiales

• Propiedades Generales: Son aquellas propiedades que son comunes a todos los sistemas y que no proporcionan información sobre qué tipo de sustancia los constituyen.
• Propiedades Específicas: Son aquellas que dependen de la naturaleza de las sustancias que forman un sistema material y que facilitan su identificación.

• Masa: Mide la cantidad de materia que posee un sistema material.
• Volumen: Nos indica la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo.
• Densidad: Es la masa que corresponde a un volumen unidad de una sustancia.

Estados de Agregación de los Sistemas Materiales

Los sistemas materiales se pueden presentar en tres estados: sólido, líquido y gas.

• Sólido: Tienen volumen fijo, forma fija, no se pueden comprimir y no fluyen por sí mismos.
• Líquido: Tienen volumen fijo, no tienen forma fija, son poco compresibles pero fluyen por sí mismos.
• Gas: Ocupan todo el volumen del recipiente, no tienen forma fija, son fácilmente compresibles y difunden.

Temperaturas de Fusión y Ebullición

Fusión: Es la temperatura a la que funde una sustancia, a presión atmosférica, y es igual a su temperatura de solidificación.

Presión

La presión que ejerce un gas es consecuencia de los choques de sus partículas contra las paredes del recipiente.

• Si disminuye el volumen a temperatura constante, la frecuencia de los choques es mayor; como consecuencia, la presión aumenta.
• Si se aumenta la temperatura a volumen constante, aumenta la energía cinética; la intensidad de los choques y su frecuencia será mayor, con lo que la presión aumenta.

Los Cambios de Estado Según la Teoría Cinética

• Al aumentar la temperatura: De un sistema, aumenta la energía cinética media de sus partículas y su movilidad, con lo que se favorecen los cambios de estado progresivos: sólido → líquido → gas.
• Al aumentar la presión: Aumentan las fuerzas de cohesión y se favorecen los cambios regresivos: gas → líquido → sólido.