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¿Los Estados de la Materia?


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La materia es energía eléctrica en estado tal que se presenta ante nuestros sentidos con aparente diversidad. Estremece pensar que aquello que parece tan diferente es en esencia semejante. Todo es energía, manifestada en forma de cargas eléctricas. Esas cargas eléctricas reunidas de manera distinta constituyen los elementos que conforman el universo.
Así como los átomos se combinan para formar moléculas, éstas se atraen entre sí para conformar los distintos estados de la materia, conocidos como: sólido, líquido y gaseoso.

La unión entre moléculas, a diferencia de la unión entre átomos, se debe a la atracción que existe entre sus nubes de electrones. Si bien los electrones tienen carga negativa, y sabemos que cargas iguales no se atraen sino que se repelen, las moléculas, formadas por núcleos atómicos (positivos) con sus electrones (negativos) poseen muchas veces nubes electrónicas cuya forma es asimétrica, de modo que dan lugar a los llamados dipolos permanentes. Estos dipolos se forman por varios motivos: el primero, es la geometría molecular, o sea la forma que adquieren las moléculas según la posición que ocupan sus átomos en el espacio, que puede ser lineal, triangular plana, con forma de pirámide u otros tipos más complejos de cuerpos geométricos. Otro de los motivos es la mayor o menor tendencia que posee cada núcleo a atraer a sus propios electrones (electronegatividad).

Los dipolos permanentes hacen que se genere una zona con marcada densidad de carga negativa y otra menos negativa, que es considerada “positiva”. De modo que, como una sustancia está formada por millones y millones de moléculas, éstas se atraerán entre sí a través de sus dipolos. Por supuesto, la parte positiva atraerá a la negativa y viceversa.

Cuanta más atracción haya entre las moléculas, mayor tendencia tendrán a estar juntas en el espacio, pero si a pesar de la atracción se pueden mover con cierta facilidad, el estado que esa materia presentará será líquido. Si las moléculas ocupan lugares fijos en el espacio y la movilidad es pobre, porque esas fuerzas de atracción son muy intensas, se conformará el estado sólido.

Nuevamente comprobamos que la electricidad sigue siendo una propiedad importante en la muestra de la diversidad del planeta.

Las moléculas, que tienen una nube electrónica simétrica, o sea que tienen las cargas negativas distribuidas uniformemente alrededor de los núcleos atómicos serán no polares, por lo que no habrá atracción entre ellas, de modo que se moverán libremente en el espacio y la sustancia se presentará como un gas.

Podríamos preguntarnos:
¿Por qué una misma sustancia en nuestro planeta puede encontrarse en los tres estados? Por ejemplo, el agua, que conocemos como líquido, como hielo y como vapor.

El estado de una sustancia no sólo depende de todo lo que anteriormente enunciamos, sino también de la influencia de la presión atmosférica y de la temperatura. Cuando la presión aumenta, se favorece la atracción molecular, pues éstas se acercarán entre sí y se atraerán con mayor facilidad, lo que generará tendencia al estado líquido y al sólido. Cuando baja la temperatura, por el frío las moléculas tendrán menor energía y en consecuencia menor movimiento; la atracción será mayor y por lo tanto se favorecerá la tendencia al estado líquido y sólido.

De allí que el agua a temperatura ambiente se presente como líquido, pero una vez que la colocamos en el refrigerador, cuando alcanza temperaturas debajo de cero grado (punto de fusión) se solidificará. Al calentarla, llegando a los 100 grados (punto de ebullición) comenzara a “hervir”, pues vence a la atmósfera que la presiona y pasa al estado gaseoso.

Algo que llama la atención es que 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, por lo tanto los mismos son identificadores.

Si tenemos un líquido cuya temperatura de ebullición es de 100 grados y funde a cero grado podemos asegurar que es agua pura. Si un líquido hierve a los 78 grados se tratará del conocido alcohol etílico o común. Y así para cada una de las sustancias que nos rodean.

Sabemos que el agua y otras sustancias se evaporan aunque no hiervan. Ello se debe a que en la superficie de un líquido siempre hay moléculas que se pueden escapar de él usando energía que toman del medio ambiente.

Podemos describir una propiedad del agua que no sólo resulta interesante, sino que nos hace pensar que los mecanismos físicos y químicos que la naturaleza usa no son casuales, poseen una lógica que supera la inteligencia humana.

El agua es el único líquido que al enfriarse sus moléculas se colocan en una posición tal que hacen que aumente su volumen. Esto permite que su densidad (relación entre masa y volumen) disminuya, de modo que el hielo flota por encima del líquido. Prueba de ello la tenemos al observar un cubito en un vaso de agua.

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, de modo que se preserva el bioma (seres vivientes) del lugar, conservándose también el calor interno de la laguna. Si sucediera lo contrario cada invierno moriría todo lo viviente y no se darían los ciclos de vida a lo largo del tiempo. Esta inteligencia no pertenece al hombre sino a la Naturaleza ¿qué les parece?

Autor: María Cristina Chaler
AGENCIA DE NOTICIAS CIENTÍFICAS Y TECNOLÓGICAS
(CyTA-INSTITUTO LELOIR)

 

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