Conceptos Básicos de Química: Densidad, Peso Específico, Átomo, Molécula y Estados de la Materia

Densidad

La densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Peso Específico

Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.

Su expresión de cálculo es:

Átomo

Es la partícula más pequeña de la materia, subdividida en partículas subatómicas.

Molécula

Es el conjunto de átomos.

Tipos de Sustancias

• Sustancias simples: conformadas por una sola clase de átomos.
• Sustancias compuestas: conformadas por distintas clases de átomos.
• Sustancias monoatómicas: poseen un solo átomo.
• Sustancias diatómicas: conformadas por 2 átomos iguales.
• Sustancias poliatómicas: poseen más de dos átomos y todos son iguales.

Estados de la Materia

La materia puede presentarse en tres estados principales:

• Sólido: este estado se caracteriza por poseer a sus moléculas totalmente compactadas, es decir, queda escaso espacio entre las moléculas. En el agua ocurre que el estado sólido va a ser menos denso que el estado líquido, es por ello que los hielos en el ártico flotan.
• Líquido: este estado posee la particularidad de tender a fluir; sus moléculas se encuentran unidas parcialmente adaptando la forma del recipiente que lo contiene.
• Gaseoso: aquí las moléculas se encuentran totalmente dispersas; la densidad en este estado es muy inferior.

Cambios de Estado

Para que una sustancia pueda pasar de un estado de agregación a otro debe haber un intercambio de energía con el medio. Ese intercambio, por lo general en forma de calor, puede darse en dos sentidos: en uno la sustancia recibe calor del medio y en otro entrega calor al medio. En el proceso de fusión (cambio de sólido a líquido), vaporización (cambio de líquido a gaseoso) y volatilización (cambio de sólido a gaseoso), la sustancia recibe calor del medio.

En tanto que en los procesos de solidificación (cambio de líquido a sólido), licuación (cambio de gaseoso a líquido) y de sublimación (cambio de gas a sólido), la sustancia cede calor al medio.

Modelo Cinético Molecular

Con este modelo se explican los tres estados de la materia. Todas las sustancias pueden existir al menos en los tres estados.

Los gases difieren de los sólidos y los líquidos en la distancia de separación de las moléculas. En los sólidos, las moléculas se mantienen unidas en forma organizada, con poca libertad de movimiento. Las moléculas en estado líquido están unidas, pero no en una posición tan rígida, y se pueden mover libremente entre ellas. En un gas, las moléculas están separadas por grandes distancias. Los tres estados de la materia pueden ser convertibles entre ellos sin que cambie la composición de la sustancia. Un sólido (hielo) se fundirá por calentamiento y formará un líquido (agua); a la temperatura a la cual sucede esta transición se denomina punto de fusión. Si seguimos calentando, la sustancia se convertirá de líquido a gas (punto de ebullición del líquido). Por otro lado, el enfriamiento lo condensará para formar un líquido. Cuando el líquido se enfría aún más, se congelará y formará un sólido.

Con el modelo cinético molecular se da la explicación de los tres estados de la materia.

Hace referencia al movimiento o energía que poseen los átomos de cualquier material. Por ejemplo: si un átomo posee mucha energía, estará en movimiento constante, el estado de la materia del compuesto tal vez sea un gas; por el contrario, si el átomo posee poca energía, el estado de la materia será sólido o líquido.

Científicos, durante el siglo XIX, explicando comportamientos de la materia y características de gases, postularon la Teoría Cinético Molecular de la Materia.

Hay una serie de postulados fundamentales:

• La materia es discontinua, es decir, está formada por un gran número de partículas separadas entre sí.
• Estas partículas materiales se encuentran en constante movimiento, debido a dos clases de fuerza: de cohesión (es la fuerza con la que las partículas son capaces de permanecer lo más unidas posible) y de repulsión.

Al predominar una u otra fuerza, la materia se va a presentar en estado sólido, líquido o gaseoso.

Se puede decir entonces que se intentó explicar el comportamiento de los gases a partir de los siguientes supuestos:

• Un gas está formado por diferentes partículas muy alejadas entre sí.
• Las moléculas de un gas chocan entre sí contra las paredes del recipiente que lo contiene.
• La temperatura de un gas y su agitación térmica, consecuencia del continuo movimiento de sus partículas, están relacionados. A mayor temperatura, la agitación térmica es mayor y mayor energía cinética media de las partículas que forman el gas, por lo que las moléculas se mueven más rápidamente.

Con estas premisas, es posible explicar el comportamiento de los gases frente a las variaciones de presión y temperatura. El aumento del volumen del gas contenido de la botella se debe al ascenso de la temperatura, que incrementa la agitación de las moléculas y hace que se muevan a mayor velocidad.

Como la presión permanece constante (presión atmosférica) y las moléculas impactan con mayor fuerza sobre la superficie del globo, este se infla, pues de esa manera hay menor impacto por unidad de área y unidad de tiempo; el volumen aumenta y el espacio por el que se mueven las moléculas es mayor.