Física para Todos II– Moléculas by Landau L D y Kitaigorodski A I

autor:Landau, L D y Kitaigorodski, A I [Landau, L D y Kitaigorodski, A I]
La lengua: spa
Format: epub
publicado: 0101-01-01T00:00:00+00:00

Unos mismos átomos, pero diferentes cristales

El grafito negro mate y blando con el que escribirnos y el brillante y transparente diamante sólido, que corta los cristales de las ventanas, se componen de unos mismos átomos: de átomos de carbono. ¿Por qué son, entonces, tan diferentes las propiedades de estas dos substancias de igual composición?

Recuerden la malla del grafito de capas, cada átomo del cual tiene tres vecinos próximos, y la malla del diamante, cuyo átomo tiene cuatro vecinos próximos. En esta ejemplo se ve con claridad cómo se determinan las propiedades de los cristales por la posición relativa de los átomos. Con el grafito hacen crisoles refractarios que aguantan una temperatura de dos mil a tres mil grados, mientras que el diamante arde a la temperatura mayor que 700 °C: el peso específico del diamante es 3,5 y del grafito, 2.3: el grafito es conductor de la corriente eléctrica, mientras que el diamante no lo es, etc.

No sólo el carbono posee esta particularidad de formar diferentes cristales. Casi cada elemento químico, y no solo los elementos, sino cualquier sustancia química, puedo existir en unas cuantas variedades. Se conocen seis variedades de hielo, nueve variedades de azufre, cuatro variedades de hierro.

Al estudiar el diagrama de estado, no dijimos nada sobre los diversos tipos de cristales y representamos una región única del cuerpo sólido. Esta región, para muchas substancias, se divide en dominios, cada uno de los cuales corresponde a una determinada especie de cuerpo sólido o, como suele decirse, a una determinada fase sólida (una modificación cristalina determinada).

Cada fase cristalina tiene su región de estado de equilibrio, limitado por un intervalo determinado de presiones y temperaturas. Las leyes de transformación de una variedad cristalina en otra son iguales que las leyes de fusión y evaporación.

Para cada presión se puede señalar la temperatura en que ambos cristales pueden coexistir pacíficamente. Aumentando la temperatura, el cristal de una especie se convierte en cristal de otra especie. Disminuyendo la temperatura, se efectúa la transformación inversa.

Para que el azufre rojo se convierta en amarillo a presión normal, se necesita una temperatura inferior a 110 °C. Por encima de esta temperatura, hasta el punto de fusión, el orden de colocación de los átomos, que es propio para el azufre rojo, está en equilibrio. Bajando la temperatura, disminuyen las vibraciones de los átomos, y, comenzando desde 110 °C, la misma naturaleza halla un orden cómodo para colocarlos. Se efectúa la transformación de en cristal en otro.

Nadie ha dado nombre a las seis especies diversas de hielo. Se dite así: Hielo uno, hielo dos... hielo siete. ¿Cómo siete, si en total habla de seis especies? Es que, repitiendo los experimentos, nunca se ha observado el hielo cuatro.

Si se comprime el agua a una temperatura de cerca al cero grado, entonces, a la presión de unas 2000 atm, se forma el hielo cinco y a la presión de unas 6000 atm, en hielo seis.

El hielo dos y el hielo tres están en equilibrio a temperaturas menores de cero grados.

El

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