La evidencia experimental apoya la idea de que la materia en sus tres fases se componen de unas partículas llamadas moléculas, en continuo movimiento. En cualquier sustancia dada, las moléculas son idénticas en cuanto a masa estructura y demás propiedades. Oscilan entre una diezmillonésima y una diezbillonésima de milímetro de diámetro, hay por ejemplo, como cien millones de moléculas en el punto final de esta frase.
Todas las moléculas de una sustancia ejercen una fuerza dada sobre cada una de las demás. Por eso es difícil aplastar un cuerpo sólido (lo que exige comprimir sus moléculas entre sí en contra de las fuerzas intermoleculares), y es también difícil estirarlo (lo que exige separar a la fuerza sus moléculas).Como vemos, la fuerza intermolecular tiene una componente de atracción y otra de repulsión.
Se ha comprobado que ambas componentes son de naturaleza básica electrostática. Las moléculas se componen de grupos de átomos, compuestos a su vez de electrones y núcleos. Cuando comprimimos las moléculas, los electrones pertenecientes a los distintos átomos que las constituyen interactúan, repeliéndose entre sí. Esta repulsión es una fuerza de muy poco alcance, predominando cuando la distancia intermolecular es de sólo una diezmillonésima de milímetro. La atracción existente entre las moléculas es de mayor alcance y recibe el nombre de Van der Waals. Su origen es complicado, y depende también de la interacción eléctrica existente entre las moléculas.
En sólidos y líquidos, las moléculas se mueven relativamente despacio (tienen energía cinética relativamente baja), por lo que interactúan con bastante fuerza. En cambio, al estudiar los gases se puede prescindir a menudo de la fuerza molecular, porque las moléculas están en promedio separadísimas y sus interacciones son débiles. Por ello, un análisis simple del comportamiento de los gases es más fácil de hacer que uno de los sólidos o los líquidos.
Pese a lo diminuto de las moléculas, nos demuestran su existencia diversos fenómenos, como el movimiento browniano. Si a través del microscopio observamos partículas de humo, apreciamos en ellas un estado de rápido movimiento al azar. Las partículas de humo, visibles, relativamente grandes, se ven golpeadas continuamente por invisibles moléculas de aire, más pequeñas, que se mueven al azar.
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