Estudio de la estructura de los materiales: entre el orden y el desorden.

Por Lorenzo Hernández • 18 ene, 2011 • Sección: Enseñanza

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La manera típica en que introducimos la estructura de los materiales en 3º de la ESO es a partir de analizar las propiedades que caracterizan y diferencian los estados de la materia: sólido, líquido y gas (más los estados de plasma y el condensado de Bose-Einstein).

Pero esta clásica clasificación no ayuda a explicar muchos materiales de uso cotidiano como son los llamados nuevos materiales.

Pensemos en un bisté de carne, en una pantalla de cristal líquido (usado en pantallas de televisión, pantallas LCD), en el famoso Blandiblup y en distintos tipos de plásticos, detergentes, fibras, vidrios, etc. En muchos de estos casos es difícil hablar de ellos como sólidos o de líquidos.

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¿Qué tal sin lo planteamos de otra manera? ¿Por qué no diferenciar los materiales entre sistemas ordenados y sistemas desordenados y, posteriormente, pasar a estudiar los que situaríamos entre el orden y el desorden?

Solemos relacionar demasiado los estados de agregación con la temperatura, que mide el estado de agitación de las partículas. Pero sabemos que el estado de agregación depende de más factores como son la intensidad de uniones entre las partículas que lo componen, de la presión y de la temperatura.

Podríamos plantearlo de la siguiente forma:

Que un sistema material esté más ordenado o menos ordenado depende de:

  • La intensidad de la uniones entre sus partículas.
  • De la presión, que cuanto mayor sea más compactado estará el sistema y,  por tanto, más ordenado.
  • De la temperatura, que cuanto menor sea, menor será la agitación de las partículas y más ordenado estará dicho sistema.

Si cambiamos una de estas tres variables, el estado de orden varía y un material puede cambiar de estado de agregación.

De esta manera, como cada sustancia está formada por átomos o moléculas distintas, la intensidad con que se unen dichas partículas será diferente dependiendo de su naturaleza. Y a una misma temperatura y presión un material puede estar más ordenado que otro.

Por ejemplo, a 25ºC y 1 atmósfera el agua está más ordenada que el oxígeno a la misma temperatura y presión (la primera es líquida y la segunda gaseosa). De este modo, dos materiales pueden tener la misma temperatura aunque estén en estado de agregación distintos. Idea que no está muy clara, sobre todo en estos niveles, donde el alumnado suele tener la concepción alternativa de que el hierro está más frío que la madera, y que la madera está más fría que el aire, ya que una es sólida y otra es líquida.

Hablando de orden y desorden se puede intuir que un material puede estar en un estado intermedio entre sólido y líquido y no obligatoriamente en uno de los dos. Del mismo modo que un dormitorio se desordena poco a poco y pasa por estados intermedios desde que está perfectamente ordenado hasta el desordenado (¿Cuándo un dormitorio se puede decir que está desordenado? Tranquilo, tus padres se darán cuenta y te lo comunicarán.)

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