¿Nos mintieron en la escuela?
¡Hay al menos 15 estados de la materia!
A pesar de lo que nos enseñaron en la escuela, el desarrollo de la tecnología ha ido incorporando nuevos descubrimientos, que nos permiten diferenciar mejor los estados de la materia y también, pensar sobre las posibilidades que estos nuevas formas de ver y entender el mundo para construir un planeta más sustentable.
Cuando hablamos de estados de la materia, no sólo existen los sólidos, líquidos, gases y plasmas. También hay que considerar los estados más oscuros que no se dan en la naturaleza, sino que son creados en el laboratorio, como el condensado de Bose-Einstein, la materia degenerada, supersólidos y superfluidos, o el plasma de quarks y gluones.
Los primeros 15 estados:
1. Sólido
Se forma cuando la fuerza de atracción de las moléculas es mayor que las de repulsión. Las moléculas se quedan fijas y el movimiento energético se queda limitado a vibración despreciable.
2. Líquido
La materia se forma en este estado cuando la temperatura rompe la fijación de las moléculas en estado sólido. Aunque las moléculas pueden moverse se mantienen cerca cómo en la estructura sólida. Los líquidos poseen una forma indefinida ya que pueden adecuarse a su contenedor, pero tienen su volumen definido.
3. Gaseoso
La materia en estado gaseoso podemos comprimirla modificando su densidad. El movimiento de las moléculas es mayor que el de atracción entre ellas, por lo que se mueven a cualquier dirección ocupando todo el espacio disponible.
4. Plasma
Los plasmas son unos gases ionizados de temperatura muy elevada. Debido a la alta temperatura donde se forman los plasmas las moléculas se separan y únicamente existen átomos individuales. A causa de la gran energía que poseen los plasmas los electrones exteriores se separan violentamente de los átomos formando un gas de iones altamente cargados.
5. Súperfluidos
Es un estado de la materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad, de manera que, en un circuito cerrado, fluiría interminablemente sin fricción. Es un fenómeno físico que tiene lugar a muy bajas temperaturas, cerca del cero absoluto (-273,15°C), límite en el que cesa toda actividad. Un inconveniente es que casi todos los elementos se congelan a esas temperaturas. Pero hay una excepción: el helio.
6. Supersólidos
Un posible estado de la materia, en la que ésta mantiene su estructura de rejilla pero sin ser rígida y que, probablemente, posea propiedades elásticas. Es un sólido que no es sólido: puede fluir sin esfuerzo a través de la materia normal como si no estuviese allí.El estado sólido se caracteriza por una forma y volumen constantes y una estructura rígida y regular, el líquido no tiene forma fija pero sí volumen y el gaseoso carece de forma permanente y su volumen varía en función de la presión o la temperatura.
7. Superconductores
Es una propiedad presente en muchos metales y algunas cerámicas, que aparece a bajas temperaturas, caracterizada por la pérdida de resistividad a partir de cierta temperatura característica de cada material, denominada temperatura crítica.Los superconductores también presentan un acusado diamagnetismo, es decir, son repelidos por los campos magnéticos.
8. Sólido cristalino
Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, como consecuencia tienen una forma que no cambia, salvo por la acción de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas siguen siendo suficientemente grandes para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene
9. Condensados fermiónicos
El condensado fermiónico (estado de la materia) es una nueva forma de materia creada en laboratorio. Es una nube de átomos de potasio congelados.Los investigadores confinaron el gas en una cámara al vacío y utilizaron campos magnéticos y luz láser para manipular los átomos de potasio.
El campo hace que los átomos solitarios se emparejen y su unión pueda ser controlada ajustando el campo magnético.
Cada par puede unirse a otro par, y al seguir la cadena, formar el condensado fermiónico. Este gas súper congelado es considerado como el paso inmediato anterior para lograr un superconductor (que permitiría conducir electricidad sin perder parte de la energía, como sucede con los conductores tradicionales).
10. Cristales líquidos
Son materiales moleculares en los que incluso en estado líquido, sus moléculas constituyentes presentan cierto grado de ordenamiento. Simultáneamente, poseen propiedades de los líquidos, fluidez y viscosidad, y propiedades ópticas que se parecen de manera sorprendente a las de los cristales como, por ejemplo, poder reflejar colores diferentes dependiendo del ángulo bajo el cual se los observe.
11. Materia degenerada
Gas en el cual los electrones libres (o los neutrones libres) están en el estado de máxima densidad permitido por las leyes de la mecánica cuántica, la densidad llega a niveles de una tonelada por centímetro cúbico para un gas de electrones degenerados y mil millones de toneladas por centímetro cúbico para un gas de neutrones degenerados.
12. Efimov
Un vínculo entre la mecánica cuántica y la topología implica la existencia de un estado completamente nuevo de la materia y un grupo de físicos ya encontraron un primer ejemplo.
En 1970, un joven físico que trabajaba en la Unión Soviética, hizo una predicción bastante poco intuitiva. Vitaly Efimov, ahora en la Universidad de Washington en los Estados Unidos, demostró que los objetos cuánticos que no pueden formarse en pares, podían, no obstante, formarse en tripletes.
En 2006, un grupo de Austria encontró el primer ejemplo del conocido como estados de Efimov en un gas frío de átomos de cesio.
El resultado es una especie de física paralela, en la cual las leyes que gobiernan el comportamiento de este universo paralelo ejercen un agarre fantasmal e ineludible sobre nuestro propio universo.
Y no se trata sólo de los enlaces entre átomos los que se ven afectados. Los físicos están empezando a construir conductores y aislantes en los que el movimiento de los electrones se ve gobernado por la topología de la mecánica cuántica. Los conocidos como aislantes topológicos son un gran tema actual en la física de estado sólido.
Esta familia de materiales serán un nuevo estado de la materia que está gobernado por nuevas reglas, una especie de “física de Efimov”.
¿Cómo se comportaría este material? No está aún claro, pero Baas señala una interesante posibilidad. El profundo y extraño vínculo entre partículas en los estados de Efimov es notablemente similar al entrelazamiento cuántico.
13. Plasma quark – gluon
Experimentos de colisiones de plomo contra plomo y plomo contra oro era recrear lo que sucedió en nuestro universo justo unas millonésimas de segundo después de la Gran Explosión, cuando tenía una temperatura 100.000 veces la del interior de nuestro Sol, esto es, del orden de cien mil millones de grados centígrados. Lo que encontraron fue un nuevo estado de la materia, 20 veces más denso que el núcleo atómico: el plasma de gluón-quark.
14. Coloides
Los coloides, también conocidos como solución coloidal, son sustancias formadas por dos tipos de materiales en diferente fase, generalmente uno de ellos se encuentra en un estado líquido y otro en un estado sólido pero granulado, que se ve disperso en el otro. Ejemplos de este estado son: Mantequilla, la crema batida, los tejidos vivos y los lubricantes.
15. Fluidos supercríticos
Un fluido supercrítico es cualquier sustancia a una temperatura y presión por encima de su punto crítico. Se puede difundir a través de sólidos como un gas y disolver los materiales como un líquido. Se comporta como “un híbrido entre un líquido y un gas”, es decir, puede difundir como un gas (efusión), y disolver sustancias como un líquido (disolvente).
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