Théorie de la cinétique moléculaire: les 3 états de la matière

On dit que l'univers entier est composé de matière et que lorsqu'il change, de l'énergie est générée. Et comme il est normal, la nature curieuse de l'être humain nous a amenés à nous demander à maintes reprises de quoi est faite toute cette matière. Tout au long de l'histoire, différents modèles ont été conçus pour expliquer cela, l'un d'eux étant théorie de la cinétique moléculaire.

Selon ce modèle, la matière serait constituée d'une unité fondamentale qui ne s'apprécie pas avec les sens, je parle de l'atome. À leur tour, les atomes se regroupent pour former des molécules.

Pour prendre un exemple classique, la molécule d'eau est structurée avec un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène (H2O). Mais la théorie cinétique ne postule pas seulement cela, mais aussi parce qu'ils existent les trois états fondamentaux de la matière: solide, liquide et gazeux.

• Cela peut vous intéresser: "Les 5 types de liaisons chimiques: c'est ainsi que se compose la matière

L'origine de la théorie cinétique

Jusqu'à la formulation de ce modèle, différents événements ont eu lieu qui ont permis de donner les bases pour proposer cette théorie.

Pour commencer, le concept de l'atome est né dans la Grèce antique, sous l'école atomistique, dont les disciples ont répandu l'idée que l'atome est l'unité indivisible qui forme toute la matière dans l'univers. Démocrite était l'un de ses plus grands représentants, mais ses propositions se heurtaient directement aux idées d'Aristote, qui dominaient l'époque, elles passaient donc inaperçues.

Ce n'est qu'au début du XIXe siècle que l'idée de l'atome réapparut dans le domaine de la science, lorsque John Dalton a postulé la théorie atomique, indiquant que toute substance est constituée d'atomes.

Avant cela, Daniel Bernoulli en 1738 a soutenu que les gaz étaient constitués de molécules entrant en collision les unes avec les autres et avec les surfaces, générant la pression ressentie. Suite à l'émergence de la théorie atomique, il est maintenant reconnu que ces molécules sont constituées d'atomes.

La théorie de la cinétique moléculaire est née d'un ensemble d'études qui ont été menées principalement dans les gaz, et dont la conclusion finale était similaire. Certaines des œuvres notables sont celles de Ludwig Boltzmann et James Clerk Maxwell.

• Article associé: "Les 9 postulats de la théorie atomique de Dalton"

L'argument

Cette théorie moléculaire cinétique postule que la matière est constituée d'un ensemble de particules appelées atomes ou leurs molécules, qui sont constamment en mouvement. Comme ils ne s'arrêtent pas de bouger, ils entrent tôt ou tard en collision avec un autre atome ou contre une surface.

Cette collision est cinétique, en d'autres termes, l'énergie est transférée sans pertes, donc l'atome lors de la collision est projeté dans l'autre sens à la même vitesse, sans arrêter le mouvement. L'énergie cinétique générée lors de la collision se traduit par la pression ressentie.

Différence entre les états de la matière

Bien que la théorie de la cinétique moléculaire soit née de l'étude de l'état gazeux, puisqu'il y a eu de nombreuses études sur ce qui a permis d'écrire les idées, il sert aussi à expliquer la constitution des liquides et solide. De plus, il offre un moyen de voir les différences entre les différents états de la matière.

Le point clé réside dans le degré de mouvement des atomes. La matière est constituée d'un ensemble de particules en mouvement constant; dans un gaz, les atomes sont libres et se déplacent de manière linéaire dans tout l'espace disponible, démontrant la caractéristique des gaz de toujours occuper tout l'espace dont ils disposent.

Dans le cas des liquides, la distance entre les atomes n'est pas si grandeSinon, ils sont plus rapprochés, bien qu'ils continuent à se déplacer avec moins de vitesse. Ceci explique qu'un liquide occupe un volume fixe, mais peut se dilater sur une surface.

Finalement, à l'état solide les atomes sont très proches, sans mouvement libre bien qu'ils vibrent sur place. Par conséquent, les solides occupent un espace spécifique et ne varient pas en volume dans le temps.

Selon la théorie de la cinétique moléculaire, la force qui lie les atomes entre eux est connue sous le nom de force de cohésion. Son nom est donné parce que les solides qui ont une plus grande présence dans ces unions, c'est-à-dire qu'il est plus cohésif qu'un liquide ou un gaz.

L'importance de ce modèle

Ce qui est intéressant dans cette théorie, c'est la façon dont elle relie l'existence de l'atome à des propriétés physiques mesurables, telles que pression ou température. De plus, il a une corrélation avec les formules mathématiques des lois des gaz parfaits.

Je n'entrerai pas dans les détails à ce sujet, mais par exemple, cela concorde avec les formules qui indiquent que plus la température est élevée, plus les atomes ont une vitesse plus élevée. C'est facile à comprendre, pour qu'une glace passe à l'état liquide puis à la vapeur, vous devez appliquer de la chaleur. À mesure que la température augmente, les molécules d'H2O gagnent en vitesse et brisent les forces de cohésion, modifiant l'état de la matière.