c.- Clasificación de los Sólidos

Amorfos                 
No tienen una forma específica ni una estructura interna estándar.

Cristalinos



 Los cristales se tipifican según la naturaleza de la fuerza que los une:
 Moleculares, metálicos, iónicos y covalentes.
 Están arreglados en formas regulares basadas en una representación esquemática ó patrón de ordenamiento, que se llama celda unitaria.






c.1.- Dependiendo de la forma de la celda unitaria

Para el estudio de un cristal se escoge una porción mínima del mismo, llamada celda unidad, que considerada como representativa de todo el conjunto, de tal manera que, si esta celda es desplazada en las tres dimensiones del espacio, sea posible reconstruir todo el sistema.


c.1.1- Sólidos cúbicos centrados en el cuerpo







Cada átomo de la estructura, está rodeado por ocho átomos adyacentes y los átomos de los vértices están en contacto según las diagonales del cubo







c.1.2- Sólidos cúbicos centrados en las cara






Está constituida por un átomo en cada vértice y un átomo en cada cara del cubo. Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro gama, cobre, plata, platino, oro, plomo y níquel.







c.1.3- Sólidos cúbicos regulares o simples




Formada por un átomo del metal en cada uno de los vértices de un cubo y un átomo en el centro. Los metales que cristalizan en esta estructura son: hierro alfa, titanio, tungsteno, molibdeno, niobio, vanadio, cromo, circonio, talio, sodio y potasio.








c.1.4- Sólidos tetragonales







Elementos de Simetría comunes: 1 eje cuaternario.
Constantes cristalográficas: α=β=γ=90º
a = b = c








c.1.5- Sólidos ortorrómbicos






Constantes cristalográficas: α = β = γ = 90º
a ≠ b ≠ c







c.1.6- Sólidos monoclínicos








Elementos de Simetría comunes: 1 eje binario.
Constantes cristalográficas: α=γ=90º≠ β
a ≠ b ≠ c




c.1.7- Sólidos triclínicos





Elementos de Simetría comunes: Centro de simetría.
Constantes cristalográficas: α ≠ β ≠ γ ≠ 90º






c.1.8- Sólidos romboédrico





Constantes cristalográficas: α = β = γ ≠ 90º
a = b = c







c.1.9- Sólidos hexagonales


Algunos metales sufren cambio de estructura a diferentes temperaturas como el hierro que se presenta como cúbico centrado a temperatura normal pero cambia a centrado en las caras a 912°C y vuelve a ser cúbico centrado a 1400°C; cuando un metal cambia su estructura de esta manera se dice que es alotrópico.
Elementos de Simetría comunes: 1 eje senario.
Constantes cristalográficas: α = β = 90º, γ = 120º



c.2.1- Sólidos metálicos






Características: Maleables, brillantes, buenos conductores térmicos y eléctricos, duros o blandos, punto de fusión alto
Ejemplos: Cu°, Ag°, Au°, Fe°
Interacción: Red de cationes inmersos en el mar de electrones.






c.2.2- Sólidos de red covalente o sólidos macromoleculares





Características: Duros, rígidos, quebradizos, alto Peb y Pf, insolubles en agua, no conductores.
Ejemplos: Diamante y cuarzo.
Fuerza de enlace: Electrones compartidos.








c.2.3- Sólidos moleculares





Características: Blandos, punto de fusión bajo, buenos aislantes.
Ejemplos: I2, hielo, glucosa, BeCl2.
Fuerza de enlace: Dipolo-dipolo Van der Waals.








c.2.4- Sólidos gemelos o macla


Es un crecimiento conjunto, simétrico de 2 o más cristales de la misma sustancia. Tales crecimientos conjuntos o simultáneos controlados cristalográficamente se denominan también cristales gemelos (siameses).
Las operaciones geométricas que pueden relacionar un cristal con su o sus acompañantes en la macla puede ser:
-una reflexión por un plano especular.
-una rotación alrededor de una o unas direcciones cristalinas comunes a ambos cristales (ejes de maclas).
-una inversión respecto de un punto (centro de macla).
La superficie según la cual los 2 cristales individuales están unidos en la macla se conoce con el nombre de superficie de composición de macla, que puede ser irregular, un plano o un eje.
Tipos de maclas atendiendo al tipo de superficie de composición:
• MACLAS DE CONTACTO: La macla viene definida por un plano de macla.
• MACLA DE PENETRACIÓN: Están formadas por distintos cristales interpretados entre sí, que tienen una superficie de unión irregular estando su ley de macla definida por un eje.
• MACLAS REPETIDAS O MULTIPLES: Se forman por 3 o más partes macladas según la misma ley (normalmente es un plano de macla). Si todas las superficies de composición sucesivas son paralelas el grupo resultante es una macla polisintética. Si los planos no son paralelos va a resultar una macla en anillo o cíclica.(dentro de estas están las maclas miméticas, que se confunden con un cristal único, pero las maclas miméticas han de tener entrantes en los lados y depresiones en el centro)

II- Estados Extraordinarios de la Materia

A.- Estado  Plasma

                       

El plasma es un estado que nos rodea, aunque lo experimentamos de forma indirecta. El plasma es un gas ionizado, esto quiere decir que es una especie de gas donde los átomos o moléculas que lo componen han perdido parte de sus electrones o todos ellos. Así, el plasma es un estado parecido al gas, pero compuesto por electrones, cationes (iones con carga positiva) y neutrones. En muchos casos, el estado de plasma se genera por combustión.

El Sol situado en el centro de nuestro sistema solar está en estado de plasma, no es sólido, y los conocidos tubos fluorescentes contienen plasma en su interior (vapor de mercurio). Las luces de neón y las luces urbanas usan un principio similar. La ionosfera, que rodea la tierra a 70,80 km de la superficie terrestre, se encuentra también en estado de plasma. El viento solar, responsable de las deliciosas auroras boreales, es un plasma también.

En realidad, el 99% de la material conocida del universo se encuentra en estado de plasma. Aunque también es verdad que sólo conocemos el 10% de la material que compone el universo. Esto significa que el escaso 105 de materia que hemos estudiado, el 99% es plasma, o sea, casi todo es plasma en el universo.


B.- Estado Condensado Bosé- Einstein (C. B. E.) o “hielo cuántico”


                

En 1920, Santyendra Nath Bose desarrolló una estadística mediante la cual se estudiaba cuándo dos fotones debían ser considerados como iguales o diferentes. Envió sus estudios a Albert Einstein, con el fin de que le apoyara a publicar su novedoso estudio en la comunidad científica y, además de apoyarle, Einstein aplicó lo desarrollado por Bose a los átomos. Predijeron en conjunto el quinto estado de la materia en 1924.

No todos los átomos siguen las reglas de la estadística de Bose-Einstein. Sin embargo, los que lo hacen, a muy bajas temperaturas, se encuentran todos en el mismo nivel de energía.

Después de 77 años de que fuera predicho el estado de CBE, Eric Cornell, Wolfgang Ketterle y Carl Wieman fueron galardonados en 2001 con el premio Nobel de Física por la obtención en 1995 de la condensación de Bose-Einstein utilizando gases atómicos diluidos, así como por sus estudios sobre las propiedades que muestra la materia cuando se encuentra en este estado.

Según declaraciones de Weiman (el constructor de la nevera que ha sido capaz de alcanzar los 0,000 000 001K), los átomos enfriados sufren esta transición al estado CBE que las ecuaciones dicen que pasa. Es como una propiedad de la materia y, a la vez, tan contrario a la intuición, que parece magia.

Algunas de estas propiedades que muestran los átomos en estado de CBE son las siguientes:

Los átomos están congelados, todo lo quietos que permiten las leyes de la mecánica cuántica. La interacción entre ellos es muy débil y entonces puede estudiarse el efecto que tiene sobre ellos la gravedad.

Los resultados muestran que estos átomos se caen como si fueran una roca (a escala atómica), pero siguen siendo un gas!! Se comportan como un sólido, pero no lo son... Por eso a veces al estado de CBE se le ha denominado hielo cuántico.

3. Los átomos son coherentes, forman una única onda, como la luz láser. Los átomos del CBE son a los normales como la luz láser a la de una bombilla casera.

4. Un grupo de átomos en CBE se comporta muy extrañamente ante la interacción con otro grupo de átomos diferente también en estado de CBE.

Todas estas propiedades de la materia y otras en estado de CBE siguen siendo estudiadas. Actualmente existen en el mundo veinte grupos experimentales con capacidad para crear y manipular condensados de Bose-Einstein. Ya veremos qué nos depara todo esto.

 

C.- Estado Superfluido o “Gas degenerado de Fermi”

           
El estado superfluido que han bautizado "Eso" ("It", en inglés, como el difuso monstruo de Stephen King) involucra una amplia clase de partículas cuánticas llamadas fermiones. De acuerdo a la mecánica cuántica, todas las partículas naturales o son
bosones o son fermiones. Las diferentes características de esas dos clases se acentúan mucho a temperaturas muy bajas. Los bosones se juntan "socialmente" en un único estado cuántico, formando lo que se llama un condensado de Bose-Einstein. Los fermiones, en contraste, actúan como individualistas, porque nunca se encuentra a dos juntos ocupando el mismo estado cuántico. Cuando las cosas se enfrían más, los fermiones ocupan cada vez más los estados más bajos de energía, colocándose cada uno en un estado, como una hilera de personas haciendo fila en una angosta escalera. A este estado de la materia, en el que los estados más bajos de energía están ocupados cada uno por un fermión, se le llama "gas degenerado de Fermi".

 





Instituto Fermin Naudeau

El Instituto Fermín Naudeau fue creado mediante el decreto ley, del 29 de abril de 1958, siendo Ministro de Educación, el Ingeniero Víctor Nelson Juliao.

El Director es el Profesor Eric Prescilla.

El Instituto Fermín Naudeau ofrece el Bachillerato en Ciencias y el Bachillerato en Ciencias con énfasis en Informática.

El Lema que identifica al Instituto Fermín Naudeau es “Disciplina, Honor y Saber”.

Se denomina química a la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia.
 
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