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.