ESTABLECIMIENTO DEL MODELO ATÓMICO- MOLECULAR PARA TODA LA MATERIA

Transcripción

1 ESTABLECIMIENTO DEL MODELO ATÓMICO- MOLECULAR PARA TODA LA MATERIA Observaciones experimentales Propiedades comunes de los gases Propiedades de los sólidos y de los líquidos Cambios de estado Enorme variedad de sustancias puras Hipótesis del modelo Cualquier gas se halla formado por muchísimas partículas extraordinariamente pequeñas separadas por grandes distancias (en comparación con su tamaño) que se mueven contínuamente de forma totalmente desordenada y muy rápidamente (más cuanto mayor sea su temperatura) Los sólidos y los líquidos están formados por las mismas partículas que los gases, unidas en este caso debido a fuerzas de atracción entre ellas. Esta atracción entre ellas permitiría movimientos de vibración más o menos amplios (según Tª) En los líquidos la atracción entre partículas es más débil y existen huecos entre ellas que les permite desplazarse además de vibrar Cada sustancia pura está formada por un mismo tipo de partículas todas iguales entre sí. Si dos sustancias puras son diferentes es porque las partículas que las forman son diferentes Existencia de mezclas de sustancias En las mezclas las partículas se distribuyen unas entre otras sin perder su identidad La materia puede experimentar cambios químicos Diferencia entre sustancias puras simples y compuestos Las partículas que constituyen las sustancias puras (moléculas) están formadas por partículas más pequeñas aún, llamadas átomos. Las partículas que constituyen las sustancias puras compuestos (moléculas) están formadas por dos o más tipos de átomos unidos entre sí. Las partículas que constituyen las sustancias puras simples (también moléculas) están formadas por un sólo tipo de átomos

2 INTERPRETACIÓN DE FENÓMENOS CON LA TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES Lee detenidamente las páginas 207, 208 y ½209 y utiliza el modelo cinético establecido para los gases para explicar los siguientes fenómenos. Ayúdate de dibujos semejantes al que aparece en la página 209 para aclarar tus explicaciones. 1. Por qué se difunde rápidamente por toda la habitación el humo de una calada de un cigarrilo cuando lo expulsamos por la boca? 2. Por qué se comprime fácilmente el gas encerrado en una jeringa cuando empujamos el émbolo hacia dentro? 3. Por qué disminuye el volumen de un globo hinchado cuando lo introducimos en un barreño con agua fría? 4. Por qué el globo hinchado pesa lo mismo antes de sumergirlo en agua fría (ocupa mayor volumen) que después de sumergirlo (ocupa menor volumen)?

3 INTERPRETACIÓN DE FENÓMENOS CON LA TEORÍA CINÉTICA AMPLIADA YA PARA TODA LA MATERIA (SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES) Lee detenidamente la página 214 y utiliza la teoría cinética ampliado para toda la materia para explicar los siguientes fenómenos. Ayúdate de dibujos semejantes a los que aparecen en la página 214 para aclarar tus explicaciones. 5. Por qué se dilatan los líquidos al aumentar su temperatura? 6. Por qué algunas sustancias son sólidas a temperatura ambiente, otras son líquidas y otras son gaseosas? 7. Por qué el volumen total de una mezcla de agua y sal es menor después de disolverse que antes de disolverse? Por qué, sin embargo, la masa total de la mezcla no cambia antes y después de la disolución? 8. Por qué cuando calentamos agua hasta 100 ºC sufre un cambio de estado líquido a estado gaseoso?

4 INTERPRETACIÓN DE FENÓMENOS CON LA TEORÍA ATÓMICO-MOLECULAR ESTABLECIDA PARA TODA LA MATERIA Lee detenidamente las páginas 215, 216, 217 y ½218 y utiliza la teoría atómico-molecular establecida para toda la materia para explicar los siguientes fenómenos. Ayúdate de dibujos para aclarar tus explicaciones. 9. Por qué si dejamos un cristalito de sal común dentro de un vaso con agua acaba por disolverse en el agua? 10. Por qué la sal común se disuelve en agua y, sin embargo, el aluminio no se disuelve en agua? 11. El carbonato de cobre (CuCO 3 ) es una sustancia sólida a temperatura ambiente y de color verde. Cuando lo calentamos observamos que se desprende dióxido de carbono (CO 2 ), gas incoloro a temperatura ambiente, y que aparece un sólido de color negro que es óxido de cobre (CuO).

5 INTERPRETACIÓN DE FENÓMENOS CON LA TEORÍA CINÉTICA AMPLIADA YA PARA TODA LA MATERIA (SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES) Por qué se dilatan los líquidos al aumentar su temperatura? Según la teoría cinético molecular establecida para toda la materia, el estado líquido se caracteriza porque las moléculas se encuentran desordenadas pero muy juntas, y se mantienen vibrando unas con respecto a otras dejando huecos que vienen a ser ocupados por las vecinas de tal manera que acaban desplazándose por el seno de todo el líquido (además de vibrar). Esos movimientos de vibración y de traslación se hacen más rápidos cuando aumenta la temperatura, ya que aumenta la velocidad media de las moléculas. Por lo tanto, al hacerse más amplia la vibración aumenta el espacio vacío existente entre molécula y molécula, de modo que aumenta el volumen total del líquido. Por qué algunas sustancias son sólidas a temperatura ambiente, otras son líquidas y otras son gaseosas? Según la teoría cinético molecular establecida para toda la materia parece que existen simultáneamente dos tendencias opuestas en el interior de la materia. Por un lado, la tendencia que tienen las moléculas a mantenerse unidas causada por la aparente interacción atractiva existente entre ellas; dicha tendencia depende exclusivamente de la naturaleza de las moléculas que interaccionan. Por otro lado, la tendencia que tienen las moléculas a separarse causada por el estado de agitación térmica en que se encuentran; esta tendencia depende exclusivamente de la temperatura a la que se encuentre la sustancia en cuestión. Así pues, a temperatura ambiente existirá una determinada tendencia entre las moléculas a separarse que habrá que comparar con la tendencia que tienen a estar juntas: En las sustancias que son gaseosas a temperatura ambiente (oxígeno, nitrógeno, etc.) la atracción entre sus moléculas será mucho más débil que la tendencia a separarse. En las sustancias que son sólidas a temperatura ambiente (hierro, carbón, etc.) la atracción entre sus moléculas será mucho más intensa que la tendencia a separarse. En las sustancias que son líquidas a temperatura ambiente (agua, alcohol, mercurio, etc.) la atracción entre sus moléculas será más intensa que la tendencia a separarse, pero no mucho más intensa, de modo que van generándose huecos entre moléculas que permite los desplazamientos continuos de éstas para ir ocupándolos.

6 Por qué el volumen total de una mezcla de agua y sal es menor después de disolverse que antes de disolverse? Por qué, sin embargo, la masa total de la mezcla no cambia antes y después de la disolución? Al disolverse el agua y la sal ocurre que las moléculas de agua y sal se distribuyen uniformemente unas entre otras de modo tal que el espacio vacío total que queda entre ellas es menor que el espacio vacío total que existía entre ellas antes de disolverse. Es por ello que el volumen total disminuye, ya que el espacio vacío existente entre moléculas también contribuye al volumen. Sin embargo, como ese espacio vacío no contribuye a la masa, ésta no se ve alteradad en el proceso. Conviene recordar que a la masa de un sistema material sólo contribuye la masa de todas las moléculas que constituyen dicho sistemna. Por qué se producen los cambios de estado de los sistemas materiales al variar la temperatura? Cuando un sólido se calienta aumenta el estado de movimiento de sus moléculas debido a la agitación térmica, hasta el punto en que la tendencia de sus moléculas a separarse empieza a ser comparable con la tendencia a permanecer unidas. Esto genera la continua aparición de huecos entre moléculas y la consecuente movilidad de las moléculas para ir ocupando esos huecos y dejando otros libres. Así aparece el estado líquido. Conforme se calienta el líquido sigue aumentando el estado de movimiento de sus moléculas debido a la agitación térmica, hasta el punto en que la tendencia de sus moléculas a separarse sobrepasa la tendencia a permanecer unidas. Así se van independizando unas moléculas de otras y acaban por desplazarse por el espacio disponible sin interaccionar apenas las unas con las otras. De esta manera aparece el estado gaseoso.

7 INTERPRETACIÓN DE FENÓMENOSCON LA TEORÍA ATÓMICO-MOLECULAR ESTABLECIDA PARA TODA LA MATERIA Por qué si dejamos un cristalito de sal común dentro de un vaso con agua acaba por disolverse en el agua? En el caso del agua y la sal resulta que la interacción atractiva entre molécula de agua y molécula de agua, la interacción atractiva entre molécula de sal y molécula de sal, y la interacción atractiva entre molécula de agua y molécula de sal son, las tres, de la misma intensidad aproximadamente. Es por ello que una molécula de agua no distingue entre otra molécula de agua o una molécula de sal, y viceversa. Como consecuencia de ésto y del estado continuo de movimiento de las moléculas, pasado un tiempo prudencial, las moléculas de agua pueden estar unidas a moléculas de sal o a otras moléculas de agua, y viceversa. Así es como quedan disueltas ambas sustancias formando una mezcla homogénea. molécula de agua molécula de sal Por qué la sal común se disuelve en agua y, sin embargo, el aluminio no se disuelve en agua? La tendencia que tienen las moléculas a mantenerse unidas es causada por la aparente interacción atractiva existente entre ellas y depende exclusivamente de la naturaleza de las moléculas que interaccionan. Si el agua y el aluminio no se disuelven (sino que forman una mezcla heterogénea) es porque la interacción atractiva entre molécula de agua y molécula de agua y la interacción atractiva entre molécula de aluminio y molécula de aluminio son, ambas, mucho más intensas que la interacción atractiva entre molécula de aluminio y molécula de agua. Es por ello que las moléculas de agua quedan unidas entre sí, al igual que les ocurre a las moléculas de aluminio, pero no se unen moléculas de agua con moléculas de aluminio: molécula de agua molécula de aluminio

8 Sin embargo, en el caso del agua y la sal resulta que la interacción atractiva entre molécula de agua y molécula de agua, la interacción atractiva entre molécula de sal y molécula de sal, y la interacción atractiva entre molécula de agua y molécula de sal son, las tres, de la misma intensidad aproximadamente. Es por ello que una molécula de agua no distingue entre otra molécula de agua o una molécula de sal, y viceversa; como consecuencia, pasado un tiempo prudencial, las moléculas de agua pueden estar unidas a moléculas de sal o a otras moléculas de agua, y viceversa. Así es como quedan disueltas ambas sustancias formando una mezcla homogénea. molécula de agua molécula de sal El carbonato de cobre (CuCO 3 ) es una sustancia sólida a temperatura ambiente y de color verde. Cuando lo calentamos observamos que se desprende dióxido de carbono (CO 2 ), gas incoloro a temperatura ambiente, y que aparece un sólido de color negro que es óxido de cobre (CuO). Cuando calentamos el carbonato de cobre, sus moléculas vibran con mayor velocidad, de modo que los choques entre ellas se hacen más violentos. Alcanzada una temperatura determinada, tales choques son lo suficientemente violentos como para que se rompan los enlaces entre los átomos de constituyen esas moléculas, de tal modo que se reorganizan de manera diferente dando lugar a nuevas moléculas: las de dióxido de carbono y las de óxido de cobre. Ya debes de saber tú por qué una sustancia como el dióxido de carbono resulta ser gaseosa a temperatura ambiente y, sin embargo, otra sustancia como el óxido de cobre resulta ser sólida a temperatura ambiente.