¿De qué se trata?
Un cubito de hielo, el agua de la jarra y el vapor que sale de la pava son la misma sustancia en tres estados distintos. ¿Qué cambia entre uno y otro, si las partículas de agua son las mismas?
Para responder, la ciencia usa un modelo: una explicación simplificada que no se ve a simple vista, pero que permite predecir lo que sí se ve. En este tema vas a usar el modelo cinético de partículas para explicar los estados de agregación. El NES pone el foco en algo clave: pensar al gas como un conjunto de partículas que se mueven y entre las que no hay nada.
Ideas clave
🔍 Lo que vemos (macroscópico)
| Estado | Forma | Volumen | ¿Se puede comprimir? | ¿Fluye? |
|---|---|---|---|---|
| Sólido | Propia | Propio | Prácticamente no | No |
| Líquido | La del recipiente | Propio | Muy poco | Sí |
| Gaseoso | La del recipiente | Ocupa todo el recipiente | Sí, mucho | Sí |
Una jeringa tapada con aire se puede empujar bastante; con agua, casi nada. Un perfume abierto en una punta del aula se huele al rato en la otra: el gas se difunde y ocupa todo el espacio disponible.
⚛️ Lo que pasa con las partículas (submicroscópico)
El modelo cinético de partículas se resume en cinco ideas:
- Toda la materia está formada por partículas muy pequeñas (no se ven ni con lupa).
- Las partículas están en movimiento continuo: nunca se quedan quietas.
- Entre las partículas no hay nada: hay vacío. No hay aire entre las partículas de aire.
- Las partículas se atraen entre sí. La atracción es más importante cuanto más juntas están.
- Cuanto mayor es la temperatura, más rápido se mueven (en promedio).
Con esas ideas se explica cada estado:
- Sólido: partículas muy juntas, ordenadas, que vibran en su lugar sin desplazarse. La atracción las mantiene en posiciones fijas: por eso el sólido conserva la forma.
- Líquido: partículas juntas pero desordenadas, que se deslizan unas sobre otras. Siguen atrayéndose (por eso el volumen se mantiene), pero pueden cambiar de lugar (por eso fluye y toma la forma del recipiente).
- Gas: partículas muy separadas, que se mueven rápido y en línea recta en todas direcciones hasta que chocan entre sí o con las paredes. La atracción casi no las retiene.
El gas como conjunto de partículas. Un globo inflado no está “lleno de aire continuo”: contiene una enorme cantidad de partículas muy separadas, con vacío entre ellas, que chocan sin parar contra la goma. Esos choques empujan la pared: eso es la presión del gas. Con este modelo se explican tres cosas que se observan:
- Compresión: como hay mucho espacio vacío, las partículas se pueden acercar al empujar el émbolo.
- Difusión: las partículas del perfume se mueven y se mezclan con las del aire hasta repartirse por toda el aula.
- Expansión: si se calienta el aire de un globo, las partículas se mueven más rápido, chocan más fuerte y más seguido, y el globo se agranda.
Las partículas no cambian de tamaño, forma ni color al cambiar de estado. Lo que cambia es cómo se ordenan, cuánto se separan y qué tan rápido se mueven.
✏️ Cómo lo escribimos (simbólico)
En química se indica el estado al lado de la fórmula: H₂O (s) es hielo, H₂O (l) es agua líquida y H₂O (g) es vapor de agua. En los dibujos de partículas se usa la misma esfera para la misma sustancia en los tres estados: lo que cambia es la distancia y el orden.
Vocabulario
| Término | Qué significa | Ejemplo |
|---|---|---|
| Estado de agregación | Forma en que se presenta la materia: sólido, líquido o gas | Hielo, agua, vapor |
| Modelo | Explicación simplificada para entender y predecir | Modelo cinético de partículas |
| Partícula | Porción muy pequeña de materia que forma una sustancia | Partículas de agua |
| Difusión | Mezcla espontánea por el movimiento de las partículas | El olor del perfume |
| Presión de un gas | Efecto de los choques de las partículas contra las paredes | Un globo inflado |
| Compresibilidad | Posibilidad de reducir el volumen empujando | Jeringa con aire |
Experiencias sugeridas
- Jeringas: una con aire y otra con agua, ambas tapadas con el dedo. Empujar el émbolo y comparar. Explicar con el modelo.
- Difusión en agua: una gota de colorante en un vaso de agua fría y otra en agua caliente, sin revolver. Comparar cuánto tarda en repartirse y relacionarlo con la rapidez de las partículas.
- Globo en la botella: un globo en el pico de una botella vacía; sumergir la botella en agua caliente y después en agua fría. Registrar qué pasa con el globo.
Errores frecuentes
| Lo que muchos piensan | Qué pasa en realidad |
|---|---|
| En el hielo las partículas están quietas. | Vibran en su lugar. Nunca están quietas. |
| Entre las partículas de un gas hay aire. | Hay vacío. El aire mismo está formado por partículas. |
| Al calentar, las partículas se agrandan o se derriten. | Las partículas no cambian: se mueven más rápido y se separan más. |
| Un gas no tiene masa porque no se ve. | Las partículas del gas tienen masa: una pelota inflada pesa más que desinflada. |
Autoevaluación
1. ¿Por qué un gas se puede comprimir y un líquido casi no?
Ver respuesta
Porque en el gas las partículas están muy separadas, con mucho vacío entre ellas: al empujar se acercan. En el líquido ya están juntas.
2. Verdadero o falso: “Cuando el agua hierve, las partículas de agua se transforman en partículas de vapor, que son distintas”. Justificá.
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Falso. Son las mismas partículas de agua. En el vapor están mucho más separadas y se mueven más rápido.
3. Usá el modelo para explicar por qué un globo se agranda al sol.
Ver respuesta
Al aumentar la temperatura, las partículas del gas se mueven más rápido y chocan más fuerte y más seguido contra la goma, que se estira.
Resumen
La materia está formada por partículas en movimiento continuo, con vacío entre ellas y atracción mutua. En los sólidos vibran ordenadas en su lugar; en los líquidos se deslizan; en los gases están muy separadas y se mueven en todas direcciones. Un gas es un conjunto de partículas: su presión, su difusión y su compresibilidad se explican con ese modelo.
Notas para el docente. Redactado nuevo desde el programa y el NES (“modelo cinético de partículas”, “el gas como conjunto de partículas”). No se introducen leyes de los gases con fórmulas (Boyle, Charles) ni temperatura absoluta. El plasma no se desarrolla; puede mencionarse si surge. Conviene que los dibujos de partículas mantengan el mismo tamaño de esfera en los tres estados.