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Agua

Compuesto químico formado por oxígeno e hidrógeno, de fórmula molecular H2O. Fue Cavendish quien en 1781 obtuvo agua, mediante la combustión del hidrógeno y, finalmente, Antoine-Laurent Lavoisier quien demostró que los componentes de aquélla eran únicamente hidrógeno y oxígeno. En 1890 Morley estableció su fórmula, como consecuencia de los análisis efectuados sobre ella.       . El agua pura es, a temperatura ambiente, un líquido inodoro, insípido e incoloro, cuya densidad crece de forma anómala en el intervalo de 0 ºC a 3,98 ºC, temperatura a la que alcanza el valor máximo, de 1g/cm3, que puede presentar. Tiene un elevado calor específico (vale la unidad), lo que la hace invariable frente a grandes cambios térmicos, convirtiéndose así en un magnífico regulador de las temperaturas. Sus calores latentes de cambio de estado son, análogamente, muy altos. Su geometría molecular es angular, con enlaces que teóricamente, forman 90º entre sí, aunque las determinaciones experimentales...

Alotropía

Propiedad de algunos elementos químicos de cristalizar en sistemas diferentes (cúbico o regular, tetragonal, rómbico u ortorrómbico, monoclínico u oblicuo, triclínico o anórtico, hexagonal y trigonal o romboédrico). Este es un fenómeno muy común, siendo algunos de los ejemplos más importantes, los siguientes:. Carbono. Además de la variedad amorfa (carbones), existen dos variedades alotrópicas: el grafito y el diamante. El primero de ellos se configura uniéndose cada átomo de carbono a otros tres, formándose así unos anillos hexagonales, situados en planos paralelos que se hallan a una determinada distancia. El grafito es blando, muy exfoliable y buen conductor de la electricidad, por la presencia en él de electrones libres. Por su parte, en el diamante, cada átomo de carbono está unido a otros cuatro situados en los vértices de un tetraedro o en los de un cubo, de forma alternada, de manera que la estructura se puede considerar como un todo compacto. Ello explica que el...

Astrofísica

La astrofísica es una rama de la astronomía que se dedica al estudio de las propiedades y la estructura de los objetos cósmicos, sus agrupaciones y el Universo en su conjunto. En este sentido se encuentra estrechamente relacionada con la cosmología, que trata sobre el origen y evolución del Universo y de las leyes físicas que rigen en la naturaleza. Podría decirse que la astrofísica se dedica, dentro de la astronomía, a la comprensión y exposición de la física del Universo. En ello se incluyen tanto las propiedades físicas de los cuerpos celestes como las interacciones de los mismos. El objeto de estudio de esta disciplina son las estrellas y sus sistemas planetarios, las galaxias, los cúmulos galácticos y el medio interestelar e intergaláctico. Algunas de las principales magnitudes físicas que forman parte de su campo de interés son la distancia, la densidad, la luminosidad y la composición química de estos objetos, además de sus relaciones mutuas. Para sus estudios, la...

Cambio de estado de agregación

Se conoce como cambio de estado toda posible evolución de un estado de agregación de la materia a otro, en función de las variaciones de la temperatura y de la presión. Estas transiciones suceden dentro de determinados límites térmicos, ya que por encima de 4.500 °C no existe materia sólida, y más allá de, aproximadamente, los 6.000 °C toda la materia se halla en estado gaseoso. Aunque el plasma queda, como se ha dicho, al margen de la noción de cambio de estado, es posible avanzar un paso más en la exposición de estos límites, ya que por encima de los 10.000 °C toda la materia se encuentra en forma de plasma, estado de agregación que, por otro lado, caracteriza a la gran mayoría de la materia en el universo. Además de las denominaciones y las singularidades de fusión, solidificación, vaporización y demás variaciones de los estados de agregación, en este contexto tiene también interés otras nociones afines como las relacionadas con los calores asociados a cada transición, las de...

Cambios de estado

Cambios de estado. En función de la teoría cinético-molecular, la progresiva disminución de la temperatura determina una transición del estado gaseoso al líquido y de éste al sólido–los estados de plasma y condensado de Bose-Einstein quedan excluidos de este planteamiento–. El proceso puede considerarse igualmente en sentido inverso, es decir, con paso del estado sólido al gaseoso por calentamiento continuado del sistema. En definitiva, se conoce como cambio de estado toda posible evolución de un estado de agregación de la materia a otro, en función de las variaciones de la temperatura y de la presión. Estas transiciones suceden dentro de determinados límites térmicos, ya que por encima de 4.500 °C no existe materia sólida, y más allá de, aproximadamente, los 6.000 °C toda la materia se halla en estado gaseoso. Aunque el plasma queda, como se ha dicho, al margen de la noción de cambio de estado, es posible avanzar un paso más en la exposición de estos límites, ya que por encima de...

Capilaridad

Propiedad de ciertos fluidos de ascender a través de un tubo de diámetro muy reducido, algo mayor que el de un cabello, de donde deriva su nombre de tubo capilar. Al no haber aportación exterior alguna de energía y verificarse el fenómeno contra la fuerza gravitatoria, la causa de la emigración debe achacarse a la naturaleza de éste. En algunas ocasiones, las fuerzas que se establecen entre las moléculas del fluido y las del material de la superficie del tubo son superiores a las propias fuerzas de cohesión entre moléculas del líquido y es debido a estas fuerzas de adhesión que se manifiesta el fenómeno de capilaridad. Experimentalmente, se observa que la capilaridad es tanto más intensa cuanto menor sea el diámetro del tubo. La altura alcanzada por la columna líquida viene dada por la expresión:. donde:. T = Tensión superficial. q = Ángulo de contacto, es decir ángulo que forma la dirección tangente al menisco con la pared del capilar. r = Densidad del líquido. r = Radio del...

Carbono (C)

Elemento químico no metálico del grupo 4 o de los carbonoides, de símbolo C. Es conocido desde tiempos remotos a través de los carbones. ALGUNAS  CARACTERÍSTICAS. Número atómico (Z). 6. Masa atómica (A). 12,01 uma. Configuración electrónica. 1s2 2s2 2p2. Densidad media. 2,26 g/cm3. Punto de fusión. 3823 K (diamante); 3800 K (grafito). Punto de ebullición. 5100 K (grafito). Estado de oxidación. +4. Valencia. 4. Estructura cristalinas. Cúbica (diamante); romboédrica (grafito). Otros datos. Posee isótopos. Sus propiedades, tanto físicas como químicas, dependen de la variedad que se considere. Por ejemplo, el diamante no es conductor de la corriente eléctrica y el grafito sí lo es; la densidad del grafito es 2,25 g/cm3 y la del diamante es 3,51 g/cm3, etc. Se encuentra en estado amorfo, originando los carbones minerales (antracita, lignito, hulla y turba) y los vegetales (coque y negro de humo). Cristalizado presenta dos formas alotrópicas: el diamante, el...

Cinética molecular

Rama de la Química que estudia el comportamiento de las moléculas gaseosas. Se basa en la teoría cinético-molecular, la cual supone que los átomos y moléculas que componen todas las sustancias se encuentran en movimiento cosntante a cualquier temperatura por encima de 0 K. En el estado gaseoso, la materia esta formada por partículas dotadas de una gran libertad de movimiento, al ser mínimo el valor de la fuerza de cohesión entre ellas. Ello conlleva dos características notables de este estado: la expansibilidad, o propiedad de los gases de ocupar todo el recipiente que los contiene, y su compresibilidad, consecuencia de la mencionada separación molecular, la cual, por otra parte, supone que dichas partículas se hallan en incesante movimiento. Realmente, todas las partículas que forman la materia se encuentran sometidas a dos fuerzas: una que las agita y tiende a su dispersión y otra, de cohesión, que tiende a aglutinarlas. El balance entre esos dos tipos de fuerzas condiciona el...

Coloide

Tipo de suspensión en la que un soluto, de tamaño de partícula comprendido entre una milésima y una décima de micra, se deposita en un disolvente. Según el criterio de Ostwald, esta suspensión constituye una disolución coloidal. Si la materia dispersa es también un líquido, el sistema se denomina emulsión. Correlativamente a los conceptos de soluto y disolvente que se establecen en las disoluciones verdaderas, en una disolución coloidal se llama fase dispersa y fase dispersante a las sustancias que, respectivamente, se hallan en menor y mayor proporción. En los casos de mayor interés, la fase dispersante es un líquido. Genéricamente, las dispersiones coloidales se llaman soles, identificándose el medio dispersante mediante un prefijo que indica la naturaleza del mismo. Así se habla de hidrosoles, si el medio dispersante es el agua, alcosoles, cuando lo es un alcohol, etc. Si un sol pierde fase dispersante, se espesa y se convierte en una masa gelatinosa, que se llama gel. El...

Compresión adiabática

Transformación realizada en un sistema, de forma que éste no gane ni pierda calor. El primer principio de la Termodinámica afirma que:. siendo Q el calor intercambiado por el sistema, U su energía interna, P la presión y V el volumen. Si la transformación es adiabática, al no haber intercambio de calor:. Si se considera que el proceso se aplica a un gas perfecto, en él se verifica que:. donde n es el número de moles, Cv su capacidad calorífica molar y dT la variación de su temperatura. Sustituyendo (2) en (1):. Como en todo gas perfecto:. la ecuación anterior puede escribirse en la forma:. la cual, teniendo en cuanta que  , conduce a:. siendo  el valor del cociente entre las capacidades caloríficas molares de un gas a presión y volumen constantes. De la ecuación anterior, una vez resuelta, se obtiene:. donde K es una constante. Esta relación entre temperatura y volumen en una transformación adiabática permite, aplicada a dos estados diferentes del gas, afirmar que:. Si se...

Concentración de disoluciones

La concentración es la medida de la cantidad de un elemento o compuesto presente en una disolución por unidad de volumen o, dicho de otro modo, la relación existente entre la cantidad de soluto y la de disolvente en esa disolución. Esta magnitud puede expresarse de manera cualitativa, haciendo alusión a términos como solución diluida, concentrada, saturada o sobresaturada, o bien plantearse en función de criterios cuantitativos. La concentración es una de las magnitudes que en química puede expresarse de un mayor número de formas, correlacionadas con la masa, el número de moles, el volumen y otras variables referidas a soluto y disolvente. Entre las más significativas se cuentan la composición centesimal, la molaridad, la molalidad, la normalidad y la fracción molar. Esta forma de expresar la concentración registra en forma de porcentaje la masa en gramos de soluto presente en 100 gramos de disolución. Tal y como queda aquí consignada, esta notación hace referencia al porcentaje...

Condensado de Boise-Einstein

El condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia planteado en términos cuánticos y que, para valores de temperatura próximos al cero absoluto, determina que una cantidad macroscópica de átomos al unirse, formen una onda de materia. El considerado quinto estado de agregación de la materia es el condensado de Bose-Einstein, así denominado por haber sido previsto en la década de 1920 por el indio Satyendra Nath Bose , quien definió ciertas pautas para establecer cuándo dos fotones deben ser considerados iguales o distintos. Ante la indiferencia de la comunidad científica por sus planteamientos, Bose envió sus trabajos al ya por entonces célebre Albert Einstein , quien quedó sorprendido por ellos y los aplicó a los átomos, en vez de a partículas subatómicas. Nacía así la llamada estadística de Bose-Einstein, que, en mecánica cuántica, describe el comportamiento de un conjunto de partículas indistinguibles en el que cualquier cantidad de ellas puede ocupar cada uno de los...

Cristal

Estructura ordenada de los átomos o moléculas constitutivos de un sólido cristalino. Se pueden distinguir una estructura microcristalina, sólo observable por microscopio u otros métodos, como, por ejemplo, los métodos de difracción, y otra macroscópica, perceptible a simple vista. La segunda se origina a partir de un núcleo microscópico, mediante un proceso de crecimiento que se desarrolla en la región limítrofe entre el cristal que aumenta y el medio externo al mismo. Las características de esta región y las causas que producen el crecimiento son los factores que determinan la estructura final, la cual puede presentar variedades, según las calidades y cantidades en que intervengan dichos factores. De forma natural, los cristales pueden crecer mediante diversos modelos, como son:. Crecimiento sólido-sólido. En este modelo, hay un sólido inicial y otro final que sólo difieren en el tamaño del grano estructural, el cual suele pasar de un tamaño heterogéneo a otro homogéneo, por la...

Cristal líquido

Los cristales líquidos son materiales que fluyen al igual que los líquidos, pero que mantienen cierto grado de la ordenación atómica propia de las redes cristalinas. En función de la temperatura y el tipo de moléculas que integran la sustancia, los cristales líquidos pueden distribuirse en diferentes tipos de fases, tales como la esméctica, la nemática, la colestérica o la columnar, si bien el estado físico del material queda tipificado esencialmente por las dos primeras. Un cristal líquido esméctico consiste en una serie de capas planas de moléculas con forma cilíndrica alargada que presentan orden orientacional, es decir, que se colocan todas en una misma dirección, y que se caracterizan también por su orden posicional, por lo que la colocación que adoptan es próxima a la de la distribución simétrica de las estructuras cristalinas. En la fase nemática, las moléculas se mantienen desordenadas en lo que a su posición se refiere, pero conservan el orden direccional, por lo que su...

Cromatografía

Técnica analítica que se emplea para separar componentes de una mezcla compleja, permitiendo así comprobar la presencia de cada uno de ellos, tanto cuantitativa como cualitativamente. Históricamente, el primer científico en aplicar este método, que se basa en la adsorción selectiva por una sustancia de los ingredientes de la mezcla, fue el botánico ruso Mijail Tswett, quien, en 1906, investigaba la forma de separar los pigmentos existentes en la clorofila de los vegetales. Para ello, colocó carbonato de calcio en polvo en una columna de vidrio y, tras sumergir hojas verdes en éter del petróleo (sustancia que es un magnífico disolvente), filtró el producto obtenido por la mencionada columna. A medida que el extracto se iba filtrando, en ella iban apareciendo bandas horizontales de diferentes coloraciones, a las que llamó cromatogramas, cada una de las cuales correspondía a un pigmento diferente. De este experimento procede el término cromatografía, etimológicamente derivado de los...

Cuasicristal

Los cuasicristales, a los que también se denomina cristales cuasiperiódicos, presentan una ordenación próxima a la de los sólidos cristalinos, aunque dentro de pautas de distribución que no se ajustan a los siete sistemas cristalográficos, como la decagonal o la icosaédrica. Este tipo de materiales combina estas ordenaciones “anómalas” con otras sí incluidas en las clasificaciones cristalográficas convencionales, por lo que su estructura cristalina no se puede establecer a partir de la repetición de celdillas unitarias. Se trata de sólidos de descubrimiento relativamente reciente, ya que los primeros se analizaron desde el punto de vista de su ordenación molecular en 1984. Desde entonces, se obtuvieron materiales basados en la distribución cristalina no periódica en aleaciones de aluminio con otros metales como el hierro, el níquel o el cobalto. Sus estructuras reticulares parecen presentar una mayor rigidez y resistencia que las redes cristalinas, por lo que son sólidos de gran...

Destilación fraccionada

Proceso de separación y purificación de los componentes de una mezcla, basado en la diferente volatilidad que poseen dichos componentes. . El método consiste en llevar la mezcla a ebullición, para condensar posteriormente los vapores obtenidos. Suponiendo, por ejemplo, que en una mezcla de agua y alcohol etílico, deseamos separar ambas sustancias, los pasos a seguir serían los descritos a continuación. La temperatura de ebullición del agua es 100 ºC, a presión normal, mientras que el alcohol etílico hierve a unos 78 ºC. Un dispositivo sencillo para lograr la separación estaría compuesto por un matraz de destilación, el cual es un recipiente dotado de un termómetro y de un tubo que permite la salida de los vapores generados en su interior, una columna de refrigeración, conectada al tubo anterior, y un vaso que se coloca a la salida de la columna a fin de recoger los vapores, una vez condensados. Depositada la mezcla en el matraz de destilación, si se calienta, se observa que,...

Diagrama de fases

Las representaciones gráficas de los límites entre los distintos estados de agregación de una sustancia o combinación de sustancias, en función de los cambios de presión y temperatura, se llaman diagramas de fase. Para su elaboración se obtienen mediciones experimentales, las cuales determinan el trazado de curvas que separan las áreas en las que la sustancia se presenta en estado sólido, líquido o gaseoso. En el ejemplo de la figura adjunta, en el segmento AB se mantienen en equilibrio sólido y gas, en BC, sólido y líquido y en BD líquido y gas. El punto B es el denominado punto triple, e indica los valores de presión y temperatura en los que las tres fases pueden coexistir en equilibrio, además de la temperatura mínima a la que es posible que exista el líquido. Por su parte, el punto D es el punto crítico, el cual representa la temperatura máxima a la que se puede licuar el gas por aumento de la presión. Por encima de este valor los fluidos se denominan supercríticos. Los fluidos...

Disolución

Una disolución, o solución, es una mezcla de dos o más sustancias, homogénea a escala molecular, es decir, que su composición es la misma en cualquier punto del volumen que ocupa. El componente de la disolución que se encuentra en mayor proporción se denomina disolvente y corresponde a la fase dispersante de la mezcla, mientras que el soluto es la sustancia disuelta, que corresponde a la fase dispersada. Las disoluciones pueden darse en los tres estados comunes de agregación de la materia, si bien las más habituales son aquéllas en las que el disolvente es líquido y el soluto líquido o sólido. A la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en un determinado volumen de disolvente se la denomina solubilidad. En este contexto conviene precisar que la capacidad de una sustancia para disolver otra depende de su naturaleza química, con frecuencia de la temperatura y, en menor medida, de la presión. Así, por ejemplo, el agua disuelve rápidamente el alcohol metílico mientras que no...

El estado gaseoso

El estado gaseoso. Tradicionalmente, la materia que constituye el Universo se ha diferenciado en tres estados de agregación: el gaseoso, el líquido y el sólido. A medida que los avances tecnológicos han ido permitiendo el mejor conocimiento del cosmos, se han conocido otros, como el de plasma o el de condensado de Bose-Einstein. No obstante, a efectos del conocimiento de esa materia, la distinción de los tres primeros estados constituye la piedra angular de su estudio, bajo los puntos de vista químico y físico. El primero de ellos, el de los gases, se caracteriza por el hecho de que estas sustancias no presentan forma definida, sino que adoptan las de los recipientes que los contienen, tienden a expandirse, son altamente compresibles y, en condiciones normales, sus densidades son del orden de mil veces menores que las de los líquidos. Por otra parte, las variaciones de temperatura y presión dan lugar a cambios sustanciales en el volumen de los gases. Tal es la razón por la que su...