por: Juan Gabriel Perilla jimenez, M.D.Q.
De joven, recuerdo haber
visto asombrado como hervía el agua en una cacerola. Al buscar la explicación
de por qué se formaban las burbujas, creí por un tiempo que el movimiento del
agua calentada llevaba aire hacia el fondo de la cacerola que después se
elevaba en forma de burbujas a la superficie. No sabía que lo que estaba
pasando era aún más mágico de lo que imaginaba: las burbujas no eran de aire,
en realidad eran agua en forma de gas.
Los sólidos se
forman cuando las fuerzas
de atracción entre moléculas
individuales son mayores que la energía que causa que se separen. Las moléculas
individuales se encierran en su posición y se quedan en su lugar sin poder
moverse. Aunque los átomos y moléculas de los sólidos se mantienen en
movimiento, el movimiento se limita a una energía vibracional y las moléculas
individuales se matienen fijas en su lugar y vibran unas al lado de otras. A
medida que la temperatura de un sólido aumenta, la cantidad de vibración
aumenta, pero el sólido mantiene su forma y volumen ya que las moléculas
están encerradas en su lugar y no interactúan entre sí. Para ver un ejemplo de
esto, pulsar en la siguiente animación que muestra la estructura molecular de
los cristales de hielo. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/flash/solido.swf
Los líquidos se
forman cuando la energía (usualmente en forma de calor)
de un sistema aumenta y la estructura rígida del estado sólido se rompe. Aunque
en los líquidos las moléculas pueden moverse y chocar entre sí, se mantienen
relativamente cerca, como los sólidos. Usualmente, en los líquidos las fuerzas
intermoleculares (tales como los lazos de hidrógeno que se muestran en la
siguiente animación) unen las moléculas que seguidamente se rompen. A medida
que la temperatura de un líquido aumenta, la cantidad de movimiento de las
moléculas individuales también aumenta. Como resultado, los líquidos pueden
“circular” para tomar la forma de su contenedor pero no pueden ser fácilmente
comprimidas porque las moléculas ya están muy unidas. Por consiguiente, los
líquidos tienen una forma indefinida, pero un volumen definido. En el ejemplo
de animación siguiente, vemos que el agua líquida está formada de moléculas que
pueden circular libremente, pero que sin embargo, se mantienen cerca una de
otra. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/flash/liquido.swf
Los gases se forman
cuando la energía de un sistema excede todas las fuerzas
de atracción entre moléculas.
Así, las moléculas de gas interactúan poco, ocasionalmente chocándose. En el
estado gaseoso, las moléculas se mueven rápidamente y son libres de circular en
cualquier dirección, extendiéndose en largas distancias. A medida que la
temperatura aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales
aumenta. Los gases se expanden para llenar sus contenedores y tienen una densidad
baja. Debido a que las moléculas individuales están ampliamente separadas y
pueden circular libremente en el estado gaseoso, los gases pueden ser fácilmente
comprimidos y pueden tener una forma indefinida. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/ccnn/flash/colision.swf
Leyes de los Gases
Se han desarrollado leyes
empíricas que relacionan las variables macroscópicas. En los gases ideales,
estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la
temperatura (T). La ley de Boyle-Mariotte afirma que el volumen de un
gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión. La ley de
Charles y Gay-Lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es
directamente proporcional a la temperatura absoluta. La combinación de estas
dos leyes proporciona la ley de los gases ideales pV = nRT
(n es el número de moles), también llamada ecuación de estado del gas
ideal. La constante de la derecha, R, es una constante universal cuyo
descubrimiento fue una piedra angular de la ciencia moderna.
Con fraternidad.,
Juan Gabriel Perilla Jimenez
Prof. Quimica LFMN.