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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 los...

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...

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 grafito....

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...

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...

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...

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, cuando...

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...

El estado líquido

El estado líquido. Los líquidos se diferencian genéricamente en dos grandes grupos: los líquidos puros y las mezclas líquidas. Sobre nuestro planeta el agua es el líquido más abundante, si bien en la mayor parte de los casos se presenta como mezcla, ya que suele contener, prácticamente siempre, sustancias diluidas en ella. Entre las mezclas líquidas se cuentan fluidos esenciales para el desarrollo de la vida, como la sangre de los animales o la savia de las plantas o el agua de mar o las bebidas, en general. En el marco de los estados de agregación de la materia, el estado líquido suele considerarse como el de transición entre el gaseoso y el sólido, y así queda especificado en su descripción cinético-molecular. Por otra parte, los líquidos se caracterizan por una serie de propiedades específicas, variables dentro de amplios márgenes, como son la viscosidad, la tensión superficial, la capilaridad, la vaporización o la presión de vapor. Interpretación cinético-molecular del estado...

El estado sólido

El estado sólido. El sólido completa, junto al gaseoso y al líquido, los tres estados «clásicos» de agregación de la materia, es decir, aquellas formas en la que la percibimos de forma directa. A grandes rasgos, los sólidos se caracterizan por presentar forma definida, ser resistentes a la deformación, ser poco compresibles, difundirse muy lentamente en otros sólidos y conservar una disposición ordenada de sus moléculas, las cuales se mantienen muy próximas entre sí, manteniendo solamente un movimiento vibratorio. Los sólidos constituyen uno de los dos extremos en lo que a agregación se refiere desde el punto de vista de la teoría cinético-molecular (el opuesto lo serían los gases) y en ellos se establece una división que diferencia a los cristalinos, los amorfos, los cuasicristales y los cristales líquidos. Otra ordenación se determina dentro de los sólidos cristalinos en función de su enlace: se distingue así los cristales, metálicos, iónicos, covalentes y moleculares. La...

Fluido supercrítico

Sustancia que se encuentra en estado de altas presiones y con temperaturas superiores a la temperatura de su punto crítico. Un fluido supercrítico se halla en condiciones intermedias entre un gas y un líquido, por lo que algunos autores le llaman "gas líquido". Se caracteriza por:. Poseer una menor viscosidad que los correspondientes líquidos, lo que supone unas mejores características hidrodinámicas. Presentar una mínima tensión superficial, lo que le permite fluir a través de sustancias porosas. Tener una densidad que es función de la presión y de la temperatura y que, aunque intermedia entre la que posee el cuerpo en los estados líquido y gas, respectivamente, se halla más cercana a la primera que a la segunda. Una capacidad de difusión más próxima a la que corresponde al estado gaseoso que a la que se da en el estado líquido. Los fluidos supercríticos tienen su principal aplicación en su utilización como disolventes para la extracción de sustancias, lo que les confiere una...

Fusión nuclear

Proceso mediante el cual dos núcleos atómicos ligeros se unen entre sí para formar otro más pesado. Si llamamos m y m' a las masas de los núcleos iniciales y M a la masa del núcleo final, sucede que:. Es decir, la masa del núcleo final es menor que la suma de las masas de los núcleos que se han fusionado, por lo que el proceso cursa con una pérdida de masa que es la responsable de la fabulosa cantidad de energía que se desprende en este tipo de procesos. La reacción de fusión consiste en la unión de dos núcleos de hidrógeno para dar un núcleo de helio, según el proceso:. el cual origina un tremendo desprendimiento de calor. La inmensa cantidad de energía que se desprende en estas reacciones hizo que el ser humano pensara en aprovecharlas como fuente energética empleando como materia prima los isótopos del hidrógeno, denominados protio, deuterio y tritio que contienen, en todo caso, un protón en su núcleo y que presentan, respectivamente, cero, uno y dos neutrones. Pero el gran...

Hidrofilia e hidrofobia

Comportamiento de una sustancia frente al agua, atrayéndola o repeliéndola, respectivamente. Una sustancia se denomina hidrófila cuando tiene una clara afinidad por el agua, e hidrófoba cuando tiene el comportamiento inverso. Ambas características están muy ligadas con la polaridad de las moléculas que constituyen la materia que se estudia. El agua es una sustancia formada por dos átomos de hidrógeno que se unen a otro de oxígeno mediante enlaces covalentes. Dada la mayor electronegatividad del oxígeno con respecto al hidrógeno, las parejas de electrones compartidos se hallan más desplazados hacia el oxígeno, con lo que aparece una polaridad que confiere a cada molécula de agua el carácter de dipolo. Por ello, si en el seno del agua se sitúa una sustancia polar, como, por ejemplo, una sal, la interacción entre sus moléculas, polares, y las del agua, también polares, hará que ambas materias se interpenetren y lleguen a una mezcla íntima, cosa que no sucederá si la sustancia que se...

Hidrógeno (H)

Primer elemento de la Tabla Periódica, de símbolo H. Fue detectado por Henry Cavendish en 1776, al analizar el gas combustible que se desprendía en la reacción del ácido sulfúrico con un metal. Su nombre (etimológicamente, productor de agua) se debe a Antoine-Laurent Lavoisier. En 1898, el inglés James Dewar, consiguió licuarlo, aplicando fuertes presiones. ALGUNAS CARACTERÍSTICAS. Número atómico (Z). 1. Masa atómica (A). 1,01 uma. Densidad. 0,09 g/cm3. Punto de fusión. 14,025 K. Punto de ebullición. 20,268 K. Estado de oxidación. +1. Valencia. 1. Otros datos. Posee isótopos. Es un gas incoloro, insípido e inodoro muy poco soluble en agua. Pesa catorce veces menos que el aire, siendo el elemento más ligero conocido. Puede presentarse en estado diatómico, H2, en estado atómico, H, si la presión es muy baja e, incluso en forma líquida. Su electronegatividad media le permite funcionar, según las circunstancias, como electropositivo o como electronegativo. Un ejemplo...

Humedad

Masa de vapor de agua que existe por unidad de volumen en el aire. Aunque de composición variable, el aire que constituye nuestra atmósfera posee, aproximadamente, un 80% de nitrógeno, un 18% de oxígeno y un 2% distribuido entre diversas sustancias, como dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases. Al tratarse de una mezcla de gases, la presión atmosférica es la suma de las presiones parciales de sus componentes. En el caso del agua se pueden considerar dos presiones, la que posee como componente de la atmósfera, presión parcial atmosférica, y la que posee, a la misma temperatura cuando está sola, o presión de vapor. Si ambas presiones son iguales, se dice que el aire está saturado, pero si la presión parcial atmosférica es inferior a la de vapor, el aire se llama no saturado. En ese caso, se define una medida muy importante de la humedad distinta a humedad absoluta definida hasta el momento, que es la llamada humedad relativa, la cual se calcula a partir de la expresión:. ...