Estructura de la Materia: Enlaces Secundarios y Estados de Organización Atómica

Clasificación de Enlaces Intermoleculares y Organización de la Materia

Enlaces Intermoleculares (Enlaces Secundarios)

Las uniones entre moléculas, denominadas secundarias, son menos fuertes que las primarias (enlaces químicos intramoleculares). Sus tipos principales son:

• Uniones de Van der Waals: Resultan de las atracciones entre los dipolos que se forman por la distribución de cargas entre los átomos de las moléculas.
• Uniones por Puente de Hidrógeno: Caracterizan las uniones entre moléculas que contienen átomos de hidrógeno unidos a átomos muy electronegativos (como en el caso del agua o ciertos compuestos orgánicos, aunque la mención a hidrocarburos debe ser matizada, ya que los puentes de hidrógeno son más típicos en moléculas con O, N o F).

Organización Interna de la Materia

Desde el punto de vista de cómo se ordenan y distribuyen los átomos o moléculas en el espacio tridimensional de un cuerpo material, se establecen dos estados fundamentales:

Estados de la Materia según el Ordenamiento Atómico

Estado Amorfo

El estado amorfo corresponde a aquellos casos en los que, al interior de la materia, no es posible reconocer ningún principio de ordenamiento regular y estable de sus átomos o moléculas. Estos se distribuyen de forma totalmente aleatoria o al azar, en posiciones libres que no se repiten regularmente. En este estado se encuentran los líquidos, los gases y algunos sólidos, como el vidrio.

Estado Cristalino

El estado cristalino se establece cuando los átomos al interior de la materia toman posiciones fijas, formando inicialmente pequeñas unidades de ordenamiento semejantes a cuerpos geométricos regulares (cubos, prismas, pirámides, etc.). A estas unidades de organización se les denomina “cristal unidad” o base, y se repiten regularmente por el interior de la materia en las tres direcciones del espacio, formando una “malla o red cristalina”.

La mayoría de los metales de uso industrial (hierro, cobre, aluminio, plata, etc.) cristalizan en la forma cúbica.

Formación de Estructuras Sólidas

Granos Cristalinos

Si se enfría un metal desde su estado líquido a altas temperaturas (metal fundido), al alcanzar cierta temperatura denominada de solidificación, comienzan a formarse los primeros cristales unitarios básicos en el interior del líquido, orientados en cualquier dirección y ubicados en distintos puntos. Posteriormente, a medida que la temperatura desciende, nuevos cristales se colocan en torno a los ya formados, creando agrupamientos de cristales.

A cada agrupamiento se le llama un grano cristalino, y al conjunto se le denomina estructura granular, la cual es típica de un metal solidificado.

Tamaño de los Granos Cristalinos

Los granos cristalinos en formación durante la solidificación crecen en todas direcciones hasta que se encuentran con otros granos en crecimiento o hasta que finaliza el estado líquido, lo cual limita su tamaño.

El tamaño de los granos cristalinos depende también de la velocidad de enfriamiento del líquido metálico.

Propiedades y Modificaciones de la Materia Sólida

Propiedades de la Materia

Las diferentes propiedades físicas y mecánicas que caracterizan a los materiales sólidos dependen directamente del tipo de organización interna que posean. Así, un estado amorfo no presenta las mismas propiedades que un estado cristalino.

Modificaciones Cristalinas

Las estructuras cristalinas y granulares de los sólidos y metales pueden ser cambiadas o modificadas por medio del calor.