Cinética molecular

    Rama de la Química que estudia el comportamiento de las moléculas gaseosas. Se basa en la teoría cinético-molecular, la cual supone que los átomos y moléculas que componen todas las sustancias se encuentran en movimiento cosntante a cualquier temperatura por encima de 0 K.

    En el estado gaseoso, la materia esta formada por partículas dotadas de una gran libertad de movimiento, al ser mínimo el valor de la fuerza de cohesión entre ellas. Ello conlleva dos características notables de este estado: la expansibilidad, o propiedad de los gases de ocupar todo el recipiente que los contiene, y su compresibilidad, consecuencia de la mencionada separación molecular, la cual, por otra parte, supone que dichas partículas se hallan en incesante movimiento.

    Realmente, todas las partículas que forman la materia se encuentran sometidas a dos fuerzas: una que las agita y tiende a su dispersión y otra, de cohesión, que tiende a aglutinarlas. El balance entre esos dos tipos de fuerzas condiciona el estado físico en que se halla el cuerpo. Concretamente, el estado gaseoso aparece cuando la fuerza dispersiva es muy superior a la de cohesión. Si se considera que ésta no existe, el gas se denomina perfecto o ideal.

    Aunque susceptible de diferentes enunciados, la teoría cinética molecular descansa en las siguientes afirmaciones:

    ·      Los gases perfectos se hallan constituidos por un gran número de moléculas idénticas, asimilables a esferas rígidas y elásticas, y en continuo movimiento, por lo que chocan entre sí.

    ·      Entre dos choques, las moléculas formadas por una sola clase de átomos están animadas de movimientos de traslación. En las constituidas por varios tipos, hay que considerar además los movimientos de vibración de los átomos que integran la estructura molecular y el movimiento de rotación que aparece en ésta.

    ·      El movimiento de las partículas gaseosas, realizado en una especie de zig-zag, es perfectamente caótico, lo que significa que no hay direcciones privilegiadas, hallándose tantas moléculas en movimiento en una determinada dirección y con un cierto sentido como en la misma dirección, pero en sentido contrario.

    ·      En un gas perfecto, las moléculas no interaccionan entre sí, salvo que se produzca un choque entre ellas.

    ·      Los choques de las moléculas contra las paredes del recipiente que las contiene son las responsables de la presión que ejerce la masa gaseosa.

    ·      Los choques que efectúan las moléculas, tanto entre sí como contra las paredes del recipiente contenedor son perfectamente elásticos.

    ·      La energía media molecular es proporcional a la temperatura, medida en la escala absoluta. Ello significa que el calor de la masa gaseosa no es sino una consecuencia de su energía mecánica, la cual se anulará para una temperatura de 0 K.

    Todos estos postulados justifican las leyes de Gay-Lussac y de Boyle- Mariotte y, en especial, la llamada ecuación de los gases perfectos, la cual afirma que:

    donde:

    P = Presión ejercida por el gas; V = Volumen ocupado por el gas

    n = Número de moles del gas; R = Constante;  T = Temperatura

    Cuando la presión se mide en atmósferas, el volumen en litros y la temperatura en la escala absoluta, el valor de la constante es:

    Designando como g los gramos del gas y como M la masa molecular de éste, la ecuación (1) puede escribirse como:

    que relaciona, la presión y el volumen de un gas con su masa, su temperatura y su masa molecular.

    A su vez, la ecuación (2) puede escribirse como :

    Y como la relación entre la masa, g, y el volumen que ella ocupa, V, es por definición la densidad del gas:

    expresión que proporciona la densidad de un determinado gas, cuando se halla sometido a una cierta presión y a una determinada temperatura.