Teoria cinética molecular: os 3 estados da matéria

Diz-se que todo o universo é feito de matéria e que, quando ele muda, é gerada energia. E como é normal, a curiosidade do ser humano tem nos levado a questionar em muitas ocasiões de que é feita toda essa matéria. Ao longo da história, diferentes modelos foram concebidos para explicar isso, sendo um deles teoria cinética molecular.

Segundo este modelo, a matéria seria constituída por uma unidade fundamental que não pode ser apreciada pelos sentidos, estou a falar do átomo. Por sua vez, os átomos se agrupam para formar moléculas.

Para dar um exemplo clássico, a molécula de água é estruturada com um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio (H2O). Mas a teoria cinética não apenas postula isso, mas também porque eles existem os três estados fundamentais da matéria: sólido, líquido e gasoso.

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A origem da teoria cinética

Até chegar à formulação deste modelo, ocorreram diversos eventos que permitiram dar as bases para oferecer esta teoria.

Para começar, o conceito de átomo nasceu na Grécia antiga, sob a escola atomística, cujos discípulos difundem a ideia de que o átomo é a unidade indivisível que forma toda a matéria do universo. Demócrito foi um de seus maiores expoentes, mas suas propostas colidiram diretamente com as ideias de Aristóteles, que dominaram a época, por isso passaram despercebidas.

Foi só no início do século XIX que a ideia do átomo reapareceu no campo da ciência, quando John Dalton postulou a teoria atômica, indicando que cada substância é composta de átomos.

Antes disso, Daniel Bernoulli em 1738 argumentou que os gases eram feitos de moléculas que colidiam e com as superfícies, gerando a pressão que se faz sentir. Após o surgimento da teoria atômica, agora é reconhecido que essas moléculas são feitas de átomos.

A teoria da cinética molecular nasce de um conjunto de estudos realizados principalmente em gases, e cuja conclusão final foi semelhante. Algumas das obras notáveis ​​são aquelas feitas por Ludwig Boltzmann e James Clerk Maxwell.

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O argumento

Esta teoria cinética molecular postula que a matéria é composta de um conjunto de partículas conhecidas como átomos ou suas moléculas, que estão constantemente em movimento. Como não param de se mover, mais cedo ou mais tarde colidem com outro átomo ou contra uma superfície.

Essa colisão ocorre cinética, ou seja, a energia é transferida sem perdas, então o átomo ao colidir é lançado na outra direção com a mesma velocidade, sem parar o movimento. A energia cinética gerada na colisão é traduzida na pressão que é sentida.

Diferença entre estados da matéria

Embora a teoria cinética molecular tenha nascido a partir do estudo do estado gasoso, já que foram muitos os estudos sobre isso que permitiu escrever as ideias, serve também para explicar a constituição dos líquidos e sólido. Além do mais, oferece uma maneira de ver as diferenças entre os diferentes estados da matéria.

O ponto chave está em o grau de movimento dos átomos. A matéria é composta por um conjunto de partículas que estão em movimento constante; Em um gás, os átomos são livres e se movem de forma linear por todo o espaço disponível, demonstrando a característica dos gases de sempre ocuparem todo o espaço que possuem.

No caso de líquidos, a distância entre os átomos não é tão grandeCaso contrário, eles estão mais próximos, embora continuem a se mover com menos velocidade. Isso explica que um líquido ocupa um volume fixo, mas pode se expandir em uma superfície.

Por último, no estado sólido os átomos estão muito próximos, sem movimento livre, embora vibrem no lugar. Portanto, os sólidos ocupam um espaço específico e não variam em volume ao longo do tempo.

De acordo com a teoria cinética molecular, a força que une os átomos é conhecida como força de coesão. Seu nome se dá porque os sólidos têm maior presença nessas uniões, ou seja, é mais coeso do que um líquido ou um gás.

A importância deste modelo

O que é interessante sobre esta teoria é como ela relaciona a existência do átomo a propriedades físicas mensuráveis, como pressão ou temperatura. Além disso, tem uma correlação com as fórmulas matemáticas das leis dos gases ideais.

Não vou entrar em muitos detalhes sobre isso, mas por exemplo, concorda com as fórmulas que indicam que quanto maior a temperatura, maior a velocidade dos átomos. É fácil de entender, para um gelo se transformar em líquido e depois em vapor, você precisa aplicar calor. À medida que a temperatura sobe, as moléculas de H2O ganham velocidade e quebram as forças de coesão, mudando o estado da matéria.