Serie / Juguemos a los ¿por qué?
¿Por qué existen los diferentes estados de la materia en nuestro planeta?
(30/06/10 – Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por María Cristina Chaler)-. Las uniones entre las moléculas es la causa principal de que la materia se presente ante nuestros ojos como sólida, líquida o gaseosa.
Ya sabemos que las moléculas están formadas por átomos atraídos eléctricamente de diferente forma, a veces comparten sus electrones y otras se “pegan” por atracción; esto hace que las moléculas posean distintas formas geométricas espaciales y en consecuencia diferencias eléctricas considerables ya que algunas poseen zonas con abundancia de electrones (negativas) y zonas con defecto de los mismos (positivas) formándose así los llamados dipolos eléctricos permanentes que propiciarán el acercamiento molecular. Otras moléculas tienen su nube electrónica simétrica con respecto a los núcleos atómicos de modo que no presentarán dipolos y no se atraerán entre sí.
Una sustancia está formada por millones y millones de moléculas, si son bipolares la parte positiva atraerá a la negativa y viceversa. Cuanta más atracción haya entre ellas, mayor tendencia a estar juntas en el espacio, pero si a pesar de la atracción, se pueden mover con cierta facilidad, el estado en que esa materia se presentará será líquido y podrá.
Si la atracción es tan fuerte que las moléculas ocupan lugares fijos en el espacio como si estuviesen en los vértices de cuerpos geométricos y la movilidad es muy pobre pues sólo vibran en un lugar fijo estaremos ante una sustancia sólida.
Las moléculas, que tienen una nube electrónica simétrica, son relativamente pequeñas, no presentarán dipolos, la atracción entre ellas prácticamente no existe de modo que se pueden mover libremente en el espacio y se expandirán ocupando el lugar al máximo. Esa sustancia es un gas.
¿Por qué una misma sustancia en nuestro planeta puede encontrarse en los tres estados?
El ejemplo más conocido es el del agua que la encontramos como líquido, como hielo y como vapor.
El estado de una sustancia no sólo depende de la geometría molecular sino también de la influencia de la presión atmosférica y de la temperatura. Las condiciones externas a la molécula muchas veces intensifican las propiedades bipolares porque afectan a la nube de electrones y al movimiento molecular. La baja temperatura y la alta presión pueden polarizar a la nube electrónica molecular aún en las moléculas simétricas, por este motivo se pueden licuar los gases.
Cuando la presión aumenta se favorece la atracción, las moléculas se acercan entre sí, y se atraen con mayor facilidad, ello genera tendencia al estado líquido o al sólido dependiendo de la temperatura. Cuando baja la temperatura, el frío hace que las moléculas tengan menor energía y menor movimiento que favorece la atracción y la tendencia al estado sólido. El agua entre los 0ºC y 100ºC se presenta como líquido, pero una vez colocada en el refrigerador, cuando alcanza los 0 ºC (punto de fusión) se solidificará y se mantendrá sólida por temperaturas por debajo de 0ºC, sus moléculas ocuparán lugares fijos en el espacio, estarán fuertemente atraídas y tendrá forma y volumen propio. Pasados los 100ºC alcanzará la energía necesaria para pasar al estado gaseoso.
Lo curioso es que aún a temperatura ambiente en el aire que nos rodea existe un pequeño porcentaje de agua gaseosa formado por aquellas moléculas que alcanzaron la energía suficiente para evaporarse de la superficie de las masas líquidas del planeta, y por el agua desprendida de los procesos metabólicos del bioma.
Continuamos develando estos pequeños misterios que nos presenta permanentemente la Naturaleza