Teoría Cinético Molecular: Postulados Básicos

La ecuación de los gases ideales, que es empírica, describe el comportamiento de los gases estableciendo relaciones entre sus propiedades macroscópicas. Por ejemplo, la ley de Charles establece que el volumen y la temperatura están directamente relacionados. Los gases, por lo tanto, se expanden cuando se calientan a presión constante. Aunque las leyes de los gases explican cómo las propiedades macroscópicas cambian en relación unas con otras, no explican la razón que hay detrás de ello.

La teoría cinético molecular es un modelo microscópico que ayuda a entender lo que sucede con las partículas de gas a nivel molecular o atómico cuando condiciones como la presión o la temperatura cambian. En 1857 Rudolf Clausius publicó una versión completa y satisfactoria de la teoría, que explica efectivamente las diferentes leyes de los gases a través de los postulados que fueron desarrollados sobre la base de cientos de observaciones experimentales del comportamiento de los gases.

Las características más destacadas de esta teoría son:

1. Los gases se componen de partículas (átomos o moléculas) que están en movimiento continuo, viajando en líneas rectas y cambiando de dirección sólo cuando chocan con otras moléculas o con las paredes de un contenedor.
   Examine una muestra de gas argón a temperatura y presión estándar. Muestra que sólo el 0,01% del volumen es ocupado por átomos con una distancia promedio de 3,3 nm (el radio atómico del argón es 0,097 nm) entre dos átomos de argón. La distancia es mucho mayor que su propia dimensión.
2. Las moléculas que componen el gas son insignificantemente pequeñas en comparación con las distancias entre ellas. Por lo tanto, el volumen combinado de todas las partículas de gas es insignificante en relación con el volumen total del contenedor. Las partículas se consideran “puntos” que tienen masa pero volumen insignificante.
3. La presión ejercida por un gas en un contenedor es el resultado de colisiones entre las moléculas de gas y las paredes del contenedor.
4. Las moléculas de gas no ejercen ninguna fuerza atractiva o repulsiva sobre las paredes de los contenedores; por lo tanto, sus colisiones son elásticas (no implican una pérdida de energía).
   Durante las colisiones elásticas, la energía se transfiere entre las partículas en colisión. La energía cinética media de las partículas, por lo tanto, permanece constante y no cambia con el tiempo.
5. La energía cinética media de las moléculas de gas es proporcional a la temperatura kelvin del gas.
   Todos los gases, independientemente de su masa molecular, tienen la misma energía cinética media a la misma temperatura.

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Capítulo 9.5 La Teoría Cinético-Molecular.