Escrito por Tendenzias

Los cambios de estado de la materia a través del modelo cinético molecular

Los cambios de estado de la materia, según el modelo cinético-molecular, se explican al cambiar las fuerzas que actúan sobre las partículas atómicas del elemento. Según este teorema, la materia se encuentra en un estado u otro en función de cuál sea la fuerza dominante entre sus átomos.

El modelo cinético-molecular

Durante el sigo XIX, varios científicos propusieron la llamada “teoría cinética de los gases”, su objetivo era explicar el comportamiento de la materia, así como los gases y sus características. La ampliación de esta teoría a estados sólido y líquido dio origen al modelo cinético-molecular de la materia.

El modelo cinético-molecular basa sus explicaciones en dos postulados:

  1. La materia es discontinua. Esto quiere decir que la materia está formada por un gran número de partículas separadas entre sí.
  2. Las partículas de la materia se encuentran en constante movimiento. Este movimiento es debido a que la materia está sometida a dos clases de fuerzas, llamadas fuerza de cohesión y fuerza de repulsión.

La fuerza de cohesión tiende a mantener las partículas atómicas de la materia unidas entre sí. Por el contrario la fuerza de repulsión intentan alejar las partículas atómicas entre sí, con tendencia a dispersarlas.

Entonces, teniendo esto como base la materia se puede presentar en tres estados, según las fuerzas predominantes y la capacidad de cohesión de las partículas atómicas.

Estados de la materia

Estado sólido

En este estado predominan las fuerzas de cohesión, las fuerzas de repulsión son superadas por éstas. Esto tiene como consecuencia que las partículas atómicas pueden vibrar únicamente alrededor de su posición de equilibrio. Las partículas están muy unidas y no tienen capacidad de alejarse unas de otras.

De esta manera tienen una cierta forma fija y una cierta resistencia, más o menos elevada según el material, a su división o fragmentación.

Estado líquido

La materia se encuentra en un estado en el cual las fuerzas de cohesión tienen un equilibrio con las fuerzas de repulsión, ambas fuerzas actúan por igual.

El resultado de esto es que las partículas atómicas pueden desplazarse con libertad, sin embargo no pueden alejarse unas de otras. Cuando por ejemplo vertemos un líquido en un recipiente y observamos como el líquido adopta la forma del mismo es debido a que las partículas atómicas de un elemento en estado líquido puede adaptarse, no tiene forma física, sin embargo siguen cohesionadas las partículas, no pudiendo separarse por sí mismas. No ocupa todo el recipiente a no ser que lo llenemos. En el caso de un gas es diferente, ya que llena el recipiente sea cual sea la cantidad. En este estado el elemento posee movimiento.

Estado gaseoso

En este estado de la materia predominan las fuerzas de repulsión, las fuerzas de cohesión se encuentran superadas por éstas. Es en este estado en el que la materia tiene una mayor libertad atómica, las partículas están muy alejadas unas con otras y ocupan todo el volumen disponible. tienden a expandirse hasta ocupar todo el volumen y la gravedad tiene muy poca incidencia sobre ellos.

Los cambios de estado de la materia

Los cambios de estado de la materia pueden ser por temperatura o por presión. Bien sea aumentando o disminuyendo la energía calórica, el caso más sencillo y conocido es el agua. El agua se puede encontrar en la naturaleza en los tres estados y cambia de estado según las condiciones de temperatura y presión existentes en el medio que la rodea.

Los cambios de estado, es decir el paso de un estado a otro, pueden ser de dos tipos reconocidos:

Cambios de estado progresivos

Los cambios de estado progresivos son los que se producen cuando se aplica calor. Al aumentar la energía calórica, las fuerzas de cohesión y repulsión se ven afectadas y la materia cambia de un estado a otro. De este modo tenemos:

  • Sublimación progresiva: Este cambio tiene lugar cuando el cuerpo pasa de un estado sólido a un estado gaseoso directamente. En este caso dejando de un lado el estado líquido, que es el estado intermedio natural entre ambos.
  • Fusión: Es el paso de una sustancia sólida a estado líquido por medio de la aplicación de calor. La temperatura constante a la que se produce la fusión se le conoce como punto de fusión y es propia de cada elemento. En condiciones normales es la misma temperatura de congelación, aunque con excepciones. Por ejemplo, la temperatura de fusión del hielo son los 0ºC. A partir de esta temperatura el hielo se encuentra en un estado líquido (agua).
  • Evaporación: Es el cambio de estado llevado a cabo por el efecto de la temperatura de un elemento en estado líquido al estado gaseoso. Normalmente también ocurre a la temperatura ambiente, en este caso en las capas superiores del líquido, las cuales pasarán a estado gaseoso. Sin embargo cuanto mayor calor se aplique las partículas de la superficie del líquido y las del interior pasará a ser un gas. El cambio de estado se denomina ebullición y cada elemento tiene un punto de ebullición propio.

Cambio de estado regresivos

Son los cambios de estado que se producen cuando los cuerpos se enfrían, es decir cuando en lugar de aplicar altas temperaturas se le aplica frío o se hace bajar la temperatura del elemento. De este modo tenemos:

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  • Sublimación regresiva o inversa: Se trata de cuando la materia pasa directamente desde un estado gaseoso a otro sólido, como ocurría con la sublimación progresiva, no pasa por el estado líquido que es el proceso natural entre un sólido y un elemento en estado gaseoso.
  • Solidificación: es el paso de una sustancia líquida a un estado sólido, como consecuencia de las bajas temperaturas. También se le suele llamar congelación. Cada sustancia tiene un punto de solidificación propio y suele coincidir con su punto de fusión, aunque con excepciones.
  • Condensación: Es el cambio de estado que se produce en un elemento al pasar de estado gaseoso al estado líquido. La temperatura en la que ocurre este fenómeno se denomina punto de ebullición y coincide con el punto de ebullición.

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