teoria cinetica de los gases

II. LA TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES

SI NOSOTROS entendemos por teoría cinética de la materia el intento mediante el cual se desean explicar las propiedades observables en escala gruesa o macroscópica de sistemas que en el mundo que nos rodea se encuentran en alguna, o más, de las tres fases: gaseosa, líquida o sólida, a partir de las leyes que gobiernan las partículas microscópicas que losforman, es evidente que, en alguna forma u otra, es necesario que recurramos a la imaginación, a la intuición y, en cierta medida, a la observación para conceptualizar a dicho sistema. En otras palabras, la información que podemos obtener de este sistema está limitada a la observación y medición de algunos de sus atributos accesibles a nuestros sentidos. Estos atributos reflejan su naturaleza gruesao macroscópica, como lo son su volumen, masa, presión, temperatura, color, etc. Pero a partir de esta información poco o nada podemos aprender del comportamiento individual de cada uno de los millones y millones de átomos o moléculas que los forman. De aquí que tengamos que recurrir a la imaginación para crear mentalmente un modelo en el cual, a través de ciertas hipótesis, podamos describiralgunas de las características de esta enorme población de moléculas. Este modelo contendrá un mínimo de hipótesis y con base en ellas, habrá que deducir si las propiedades gruesas del sistema descrito por dicho modelo, concuerdan con las observaciones realizadas en el laboratorio y con las propiedades de un sistema real. Si la concordancia es satisfactoria, diremos que el modelo es apropiado paradescribir a ese sistema, si no, habrá que modificarlo hasta obtener uno que sí lo sea.
Antes de pretender discutir algún modo específico para la materia, y en particular para los gases, que serán los primeros que abordaremos en nuestro estudio, es conveniente sensibilizarnos con las órdenes de magnitud de las poblaciones moleculares que estaremos contemplando.
Uno de los primeros hechos queaprendemos en la escuela es que si tomamos dos o más gases, cualquiera que éstos sean, y los confinamos en otros tantos recipientes, todosellos de igual volumen, y los mantenemos en iguales condiciones de temperatura y presión, el número de moléculas en todos esos gases es el mismo. Ésta es la famosa hipótesis de Avogadro, introducida por el físico italiano Amedeo Avogadro en 1811 con el objeto deintentar explicar un hecho experimental obtenido por otro físico, el francés Joseph Gay-Lussac, tres años antes. 


Amedeo Avogrado
Sobre la base de experimentos muy cuidadosos, Gay-Lussac concluyó que si dos o más gases reaccionan químicamente entre sí, los volúmenes de los gases reactivos y los gases productos están relacionados entre sí por números enteros simples. Por ejemplo, si descomponemosvapor de agua en sus constituyentes, hidrógeno y oxígeno, el volumen ocupado por el hidrógeno es precisamente el doble que el ocupado por el oxígeno. Si hacemos reaccionar nitrógeno y oxígeno para formar el óxido nítrico, un gas incoloro, un volumen de oxígeno y un volumen de nitrógeno producen dos volúmenes de óxido nítrico. Estos resultados fueron desechados por Dalton como incorrectos al noconcordar con su teoría atómica de la materia, pero no nos detendremos aquí para ver por qué. En este momento nos interesa explicar cómo las ideas de Avogadro pudieron ubicar los experimentos de Gay-Lussac dentro del marco de ideas de una teoría atómica. 



John Dalton
Además de la hipótesis arriba citada, Avogadro sugirió también que algunos de los elementos químicos que se encuentran en lanaturaleza en fase gaseosa pueden no estar constituidos por un solo átomo del elemento constituyente, sino por dos o más unidos estrechamente entre sí para formar una molécula. En la formación del óxido nítrico se obtienen dos volúmenes del producto a partir de un volumen de cada uno de los reactivos, nitrógeno y oxígeno, respectivamente. Si en la figura 2 cada volumen representado contiene el...