5.6: Teoria Cinética Molecular: Postulados Básicos

A equação de gás ideal, que é empírica, descreve o comportamento dos gases estabelecendo relações entre as suas propriedades macroscópicas. Por exemplo, a lei de Charles afirma que o volume e a temperatura estão diretamente relacionados. Por conseguinte, os gases expandem quando aquecidos a uma pressão constante. Embora as leis do gases expliquem como as propriedades macroscópicas se alteram em relação umas às outras, não explicam a lógica por trás delas.

A teoria cinética molecular é um modelo microscópico que ajuda a perceber o que acontece com partículas de gases a nível molecular ou atómico quando condições como pressão ou temperatura mudam. Em 1857, Rudolf Clausius publicou uma forma completa e satisfatória da teoria, que explica efetivamente as diferentes leis de gases através de postulados que foram desenvolvidos com base em centenas de observações experimentais do comportamento dos gases.

As características salientes desta teoria são:

1. Os gases são compostos por partículas (átomos ou moléculas) que estão em movimento contínuo, viajando em linhas retas e mudando de direção apenas quando colidem com outras moléculas ou com as paredes de um recipiente.
   Ao examinar uma amostra de gás árgon à temperatura e pressão padrão, ela mostra que apenas 0,01% do volume é ocupado por átomos com uma distância média de 3,3 nm (o raio atómico do árgon é de 0,097 nm) entre dois átomos de árgon. A distância é muito maior do que a sua própria dimensão.
2. As moléculas que compõem o gás são negligentemente pequenas em comparação com as distâncias entre elas. Por conseguinte, o volume combinado de todas as partículas de gás é insignificante em relação ao volume total do recipiente. As partículas são consideradas “pontos” que têm massa , mas volume insignificante.
3. A pressão exercida por um gás em um recipiente resulta de colisões entre as moléculas de gás e as paredes do recipiente.
4. As moléculas de gás não exercem forças de atração ou repulsão umas sobre as outras ou nas paredes do recipiente; portanto, as suas colisões são elásticas (não envolvem perda de energia).
   Durante colisões elásticas, a energia é transferida entre as partículas em colisão. A energia cinética média das partículas, portanto, permanece constante e não muda com o tempo.
5. A energia cinética média das moléculas de gás é proporcional à temperatura em kelvin do gás.
   Todos os gases, independentemente da sua massa molecular, têm a mesma energia cinética média à mesma temperatura.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Chapter 9.5 The Kinetic-Molecular Theory.