Modelo de partículas y teoría cinético - molecular

Hoy en clase hemos trabajado entorno a la teoría cinético molecular y el modelo de partícula, dos conceptos que van relacionados entre sí y que resultan fundamentales para comprender las propiedades de la materia, tema que ya he tratado en varias entradas anteriores.

En primer lugar, resulta fundamental diferenciar entre teoría y modelo; una teoría es un conjunto de enunciados y leyes que se comprueban a través de la experimentación, mientras que un modelo es una representación que se utiliza para explicar la realidad; es decir, una teoría no deja de ser un enunciado mientras que el modelo va más allá al ser una representación visual a través de la cual explicar una realidad.

En este caso, hemos trabajado sobre el modelo de partículas, que se basa precisamente en la teoría cinético - molecular, de forma que el modelo de partículas trata de representar lo que enuncia la teoría cinético molecular, y ambas tienen como finalidad explicar la estructura interna de la materia.

Según el modelo de partículas, la materia está compuesta de pequeñas partículas separadas por huecos que se están moviendo constantemente y que son tan pequeñas que requieren de instrumentos muy especializados para poder observarlas. Algunos de los principios de la teoría cinético molecular en los que se basa este modelo son los siguientes:

- La materia está compuesta por partículas indivisibles, indeformables y con masa invariable (átomos y moléculas), por lo que esta no es continua.

- En función del estado de agregación estas partículas se encuentran más o menos alejadas y el espacio que se encuentra entre ellas es el vacío.

- El estado de agregación determina la organización del espacio y si este es ordenado o desordenado.

- Las partículas tienen un movimiento constante y se desplazan con mayor o menor libertad en función del estado.

- La velocidad de las partículas depende de su temperatura; al subir esta aumenta su velocidad y viceversa (Sólido < Líquido < Gas).

- El nivel de unión de las partículas es mayor o menor en función del estado de agregación en el que se encuentre la materia (Sólido > Líquido > Gas - sin unión).

No obstante, en el siguiente vídeo se explica de forma más clara esta teoría:

 

 

Además, la realidad muestra que esta teoría resulta muy difícil de comprender por los estudiantes, especialmente en los primeros cursos, ya que cambia algunas de las perspectivas que se tienen y que resultan muy complicadas de entender, por ejemplo, el hecho de que las partículas de los sólidos se encuentran en constante movimiento a pesar de que nosotros tendamos a pensar que están estáticas o que el vacío entre las partículas existe.

 

 Por último, debido a lo explicado anteriormente, resulta muy útil realizar distintos experimentos que traten de hacernos ver lo que esta teoría afirma; a continuación os muestro un vídeo en el que se explican dos experimentos que se pueden realizar con alumnos de primaria o de los primeros cursos de secundaria y espero que os resulten de utilidad para comprender mejor esta teoría.

Mapa conceptual

Siguiendo con el tema de la entrada anterior, hemos aprovechado los estados de agregación de la materia para construir un mapa conceptual (una variación del póster presentado anteriormente), y de esta forma, hemos aprovechado para conocer esta herramienta que también puede resultarnos de utilidad a la hora de trabajar con nuestros futuros alumnos.

El mapa conceptual es una técnica que se utiliza para la representación gráfica del conocimiento sobre un tema determinado, creando así una red de conceptos interrelacionados. En la red, los nodos representan los diferentes conceptos, y los enlaces relacionan estos conceptos de forma que ayuden a comprender la sucesión de los mismos.

Este recurso resulta muy práctico ya que ayuda a esquematizar los contenidos, de forma que, a golpe de vista, se ofrecen estos contenidos de forma clara e interrelacionada, y se diferencia del poster presentado en la entrada anterior precisamente por ser una herramienta más esquemática que incluye nexos para interrelacionar las ideas así como una jerarquía entre las mismas omitiendo elementos innecesarios como imágenes o materiales complementarios.

Como os he indicado al principio, he experimentado esta técnica con el tema de la materia empleando para ello la herramienta de uso gratuito Popplet, y el resultado ha sido el que podéis ver a continuación, y de paso, comparar con el poster anterior.

La Materia

En esta entrada voy a tratar uno de los conceptos sobre los que hemos trabajado esta semana en clase, la materia; un concepto sobre el que, en principio, todos sabríamos decir algo, aunque probablemente se complicase bastante más si lo que nos pidieran fuera dar una definición precisa. Es por esta razón por la que lo primero que hicimos fue apuntar en una lista distintas palabras que se nos venían a la cabeza al hablar de la materia y que podéis ver reflejadas en la siguiente nube de palabras.

A continuación, teniendo en cuenta estas palabras tratamos de dar una definición precisa del término, definiendo la materia como todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, que tiene masa y volumen y está sujeto a cambios en el tiempo, además de estar formada por pequeñas partículas, las moléculas y los átomos. De acuerdo con esta definición, podemos afirmar que la materia comprende desde objetos como una silla o un lápiz hasta elementos como el aire o el agua, excluyendo en este término, por ejemplo el frío o los sentimientos humanos, como el amor.

Otro aspecto importante sobre la materia es el hecho de que esta posee diferentes propiedades; propiedades generales, que sirven para describir todo tipo de materia, que son la masa y el volumen, y propiedades específicas, que sirven para diferenciar un tipo de materia de otra, como son la densidad, la dureza o la transparencia.

Existe además otra clasificación de las propiedades que divide estas en propiedades físicas, que expenden de la propia sustancia, como el calor o el sabor y que a su vez pueden dividirse en propiedades físicas extensivas, que dependen de la cantidad de materia como la masa y el volumen, y propiedades físicas intensivas, que dependen solo del material como por ejemplo, la densidad. Por otro lado encontramos las propiedades químicas, que dependen del comportamiento de la materia frente a otras sustancias, como la oxidación.

Dentro de estas propiedades, hay algunas que pueden ser medidas, y se llaman magnitudes, y para medirlas, contamos con diferentes unidades de medida, consideradas elementos estandarizados para cuantificar las magnitudes, es decir, patrones para medirlas, y estas se encuentran dentro del Sistema Internacional, aceptado en la mayor parte de países; para las magnitudes generales: Masa (kg) - Balanza // Volumen (m3) - probeta (= / contenido (L)), y para las magnitudes específicas: Densidad (kg/m3) (probeta y balanza).

Espero que esta entrada os haya resultado útil para comprender mejor el concepto de materia, sobre el cual, como ya he dicho, todos creemos saber o podemos decir algo, pero quizá no seamos capaces de definir. Asimismo, espero que os ayude también a comprender mejor las distintas propiedades de la materia y las unidades de medida de magnitudes.