La materia nos sorprende ( estados de la materia) CF 236

Autora: María Cristina Chaler.

CIENCIA FÁCIL N° 236
Serie: Una mirada de la química diferente. 
La materia no deja de sorprendernos
Aquello que se muestra tan diferente  en su  esencia es similar.

 Los noventa y dos elementos que ordena  la tabla periódica se combinan entre si formando toda sustancia que nos rodea y presentándose ante nuestros ojos de diferentes formas, colores y estados. La diversidad del mundo material es inconmensurable pero las causas de ella son extremadamente simples. El hombre percibe una diversidad que no es tal.

Todo es energía eléctrica, cargas positivas en los núcleos atómicos y electrones neutralizando  alrededor. Las  diferentes combinaciones atómicas dan como resultado la diversidad del mundo material que nos rodea. Átomos combinados  de distinta manera forman moléculas con formas diversas. Estas moléculas  se atraen entre sí  eléctricamente, y de ese tipo de atracción  surgen los distintos estados de la materia conocidos como: sólido, líquido y gaseoso.

La unión entre moléculas, se produce como consecuencia de la electricidad. La  nube electrónica que rodea  a los núcleos genera atracciones entre ellas y la consecuencia inmediata  son los diferentes estados de la materia. Cuando  poseen una nube asimétrica se forman zonas con menor densidad de electrones o positivas y otras con mayor densidad  o negativas dando lugar a los llamados dipolos permanentes. Estos dipolos se forman por  la posición de los átomos en el espacio, geometría molecular,  o bien  por la  mayor o menor tendencia que posee cada núcleo hacia sus electrones (electronegatividad).

Una  sustancia polar está formada por millones y millones de moléculas y éstas se atraen  entre sí a través de sus dipolos, la parte positiva de una  a la negativa de la otra y viceversa, cuanta más fuerte sea este fenomeno mayor  tendencia tendrán a estar juntas en el espacio y esto favorece a lo que conocemos como estado líquido  o sólido. Si a pesar de la atracción, se pueden mover con cierta facilidad   y fluyen unas sobre otras, el estado de esa  materia es líquido. Si las moléculas ocupan lugares fijos   y con movilidad   pobre,  significa que  la  atracción es muy intensa  y se conformará el estado sólido. Nuevamente la ciencia confirma que la electricidad sigue siendo la causante de la diversidad del planeta.

Las moléculas, que tienen una nube electrónica simétrica, con cargas negativas  distribuidas uniformemente alrededor de los núcleos atómicos no formaran dipolos y en consecuencia   no se atraen, se mueven libremente en el espacio y generan el conocido estado gaseoso.

¿Por qué una misma sustancia en nuestro planeta puede encontrarse en los tres estados?

El  agua  es el mejor de los ejemplos ya que en nuestro planeta se presenta como líquido, hielo o vapor.

El estado de una sustancia no sólo depende de todo lo que enunciado sino también de la influencia de los factores climáticos como la presión atmosférica y   la temperatura ambiente.

Cuando la presión, fuerza que ejerce la columna atmosférica sobre la superficie del planeta, aumenta se favorece la atracción molecular pues “aprieta”  y acerca entre si a las moléculas que se “pegaran” con mayor facilidad favoreciendo la formación del estado líquido o sólido. La temperatura también ejerce su influencia,  el frío hace que las moléculas absorban menos energía  y en consecuencia tendrán menor movimiento  espacial, que favorece  la atracción y la tendencia al estado líquido o sólido.

El agua a temperatura ambiente se presente como líquido, pero una vez que llenamos la cubetera y la colocamos en el refrigerador, cuando alcanza la temperatura de cero grado (punto de fusión) comienza a solidificarse y se transformara en hielo. Igualmente al calentarla, a los 100 grados (punto de ebullición) comenzara a “hervir”, pues las moléculas serán capaces de  vencer a la atmósfera que las presiona y así  pasaran al estado gaseoso. Cada  sustancia en la naturaleza posee como documento de identidad su punto de ebullición y de fusión. No hay dos sustancias que coincidan en estas temperaturas y a través de estos valores se las puede identificar, Si   un líquido posee una temperatura de ebullición   de 100 grados y se hace sólido  a cero grado podemos asegurar que es agua pura.  

Los líquidos no pasan al estado gaseoso exclusivamente en el momento de la ebullición, hay pasaje al estado gaseoso en forma permanente y este proceso se denomina evaporación. Ello  es posible porque en la superficie de un líquido siempre hay moléculas que se pueden escapar usando la energía que toman del medio ambiente.

Una curiosidad que nos lleva a meditar sobre la superioridad de la Naturaleza frente al hombre.
 
El agua es el único líquido que cuando se  enfría sus moléculas se colocan en una posición  espacial  que hace  que aumente  el volumen de la masa  y en consecuencia disminuya su densidad  (relación entre masa y volumen). El hielo flota por encima del líquido.  Esta propiedad permite que en los lagos de los países de clima frío, cuando se congelan en invierno, la masa de hielo formada quede flotando,   preservando al bioma (seres vivientes) del lugar y a su vez  conservando el calor interno de la laguna. Si sucediera lo contrario cada invierno moriría todo ser viviente y no se darían los ciclos de vida a lo largo del tiempo.

 Estos procesos naturales parecen diseñados inteligentemente por la Naturaleza.

Misterios escondidos en el orden CF 235

Ciencia fácil Número: 235

Serie: Una mirada de la química diferente.
Autora: María Cristina Chaler

Misterios escondidos en el orden.

Los noventa y dos elementos que se combinan entre sí para formar todas las sustancias de nuestro mundo fueron ordenados en un determinado momento de la historia de la química y de este ordenamiento surgieron consecuencias asombrosas.

Los elementos se van descubriendo a través de la historia, desde que al hombre se le presenta la necesidad de utilizarlos, sin saber siquiera qué eran, ni de qué estaban formados, pero

hacia 1862, a Alexandre-Emile de Chancourtois, geólogo especialista en minerales, nacido en Francia en 1820, se le ocurrió ordenarlos por masa atómica creciente y observó que periódicamente había elementos que poseían propiedades parecidas, como el Selenio (Se) y el Azufre (S) con respecto al Oxígeno (O). Esta coincidencia de propiedades se la atribuyó a una multiplicidad de las masas con respecto al oxigeno. Propuso una tabla tridimensional de avanzada en donde los elementos se ubican a lo largo de un cilindro sobre una diagonal de 45 grados, generando una especie de espiral. Como en ese momento, resultaba complicada su impresión, no llegó a popularizarse y quedó en el olvido.

Dos años más tarde John Newlands observó que al ordenar los átomos de acuerdo a las masas atómicas crecientes, el octavo elemento repetía las propiedades químicas del primero y a esto lo llamó Ley de las Octavas: cada ocho elementos las propiedades resultan similares. Aquí se observa y no de casualidad un punto de contacto entre la Ciencia y el Arte musical.

En 1869 Dimitri Mendeleiev propuso una ley periódica bidimensional que se popularizó por la practicidad en su impresión, hasta el día de hoy se utiliza en el mundo de la química. Expresa que las propiedades de los átomos se repiten Periódicamente y ordena en ese momento alrededor de 60 elementos por sus masas atómicas crecientes y la genialidad que se le atribuye es que en algunas casos dejó huecos para que en el futuro los ocupasen elementos que aún no estaban descubiertos, de los cuales se podían predecir las propiedades por su ubicación en la tabla.

En la actualidad se sabe que las propiedades químicas de los átomos, no dependen de su masa sino de la cantidad de protones (cargas positivas) que hay su núcleo, que coincide en el átomo neutro con los electrones que giran alrededor de éste.
Los elementos cuando se combinan entre sí, trabajan con la última capa electrónica y tienden a estabilizarse con la configuración electrónica de los Gases Nobles.

Si tienen pocos electrones en su último nivel, como en el caso de los metales (uno o dos electrones) o bien 3(tres) como los elementos del grupo del Boro (B), tenderán a perderlos para quedarse con la órbita anterior que generalmente está completa con 8 electrones y así alcanzar la inercia del Noble que le precede.

Los átomos con estas características son los conocidos metales propiamente dichos o bien elementos con propiedades metálicas.

• Conducen fácilmente la electricidad ya que su flujo de electrones es constante pues el material no los retiene para estabilizarse.

• Brillan frente a la luz.

• Conducen el calor con facilidad

• Se combinan fácilmente con el oxígeno. Se oxidan, porque cuando lo hacen ceden electrones que le permiten al oxigeno completar su octeto.

Si los elementos poseen más de tres electrones en el último nivel, tenderán a captar para completar el octeto y semejarse a los Nobles que le siguen en la secuencia horizontal de la tabla (período). Estos son elementos con propiedades opuestas a los metales y reciben el nombre de no metales, tienen tendencia a retener electrones. son parte complementaria e importante de la naturaleza y forman combinándose entre sí o con los metales, una gran variedad de sustancias útiles para la humanidad.

Una nueva propuesta de Orden



El hidrógeno es para los elementos, como el cero es para los números reales. No ocupa un lugar fijo en la Tabla de Mendeleiev pero en esta propuesta constituirá un lugar de importancia: el vértice de una especie de pirámide espiralada y tridimensional para nuestro mundo que podríamos llamarla multidimensional para el Universo. Se estabiliza electrónicamente con la configuración del Helio.

En el Universo, el hidrógeno es el primer componente.

El resto de los elementos, en el caso de los metales propiamente dichos tienden a los gases Nobles que le preceden, perdiendo sus electrones exteriores y quedando con sus octetos completos, esto provoca una rotación en sentido horario sobre una “semiespira espacial”.

Los no metales tenderán hacia los Gases Nobles que les siguen en el periodo de modo que su rotación será anti horaria.

Los elementos de transición forman parte de la inexplicable multidimensionalidad ya que electrónicamente poseen niveles internos incompletos pentadimendionales en donde se ubican los electrones entrantes (subnivel d) En este planeta de tres dimensiones cuando actúan como simples metales, rotarán en forma horaria y cuando no es así su rotación será contraria, estos elementos no son representativos y se manifiestan químicamente a veces como metales y otras como no metales, son anfóteros.

Los elementos de transición interna forman parte de la séptima dimensión

(Subnivel f) imposible de comprender dentro de estas tres dimensiones y llegando a ella solo a través de complicados cálculos matemáticos y probabilisticos. Nos sirven como prueba de multidimensionalidad del interior de la materia que constituye el mundo y el universo que nos rodea.

Volviendo a nuestro planeta tridimensional y en este mundo “comprendido” por casi todos nosotros los Nobles son el tronco atractor de los elementos de la Tabla y ocupan la vértebra de la “pirámide”.

La mayoría de las reacciones químicas de nuestro planeta se producen motivadas por las tendencias de cada átomo a adquirir la configuración electrónica de su gas noble afín.


La “espira o espiral” Multidimensional, es el modo que tiene la naturaleza para crecer con menor gasto de Energía y es la regente de múltiples fenómenos.