Fundamentos de Química y Física: Radiactividad, Propiedades del Agua y Polímeros

Conceptos Fundamentales de Química y Física

Estructura Atómica y Radiactividad

• La masa atómica relativa (Ar) o masa atómica es la masa de un átomo medida por comparación con la del átomo de carbono-12.

• Las partículas alfa constan de 2 protones y 2 neutrones, es decir, son núcleos de átomos de helio. Cuando un núcleo radiactivo emite una partícula alfa, se transforma en otro de número másico A-4 y de número atómico Z-2.

• Las partículas beta son electrones muy rápidos. Son el resultado de la desintegración de un neutrón en un protón y un electrón. Cuando se emiten, no se modifica su número másico (nº másico), pero sí en una unidad su número atómico (nº atómico).

• La radiación gamma es una radiación de alta energía que forma parte del espectro electromagnético. Su emisión no altera ni el número atómico ni el número másico, porque se trata de un reajuste energético nuclear. Una forma de caracterizar un isótopo radiactivo es su vida media, que es el tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos presentes en una muestra de isótopo radiactivo.

Energía Nuclear

• La energía nuclear es la que se desprende en la desintegración de los núcleos de ciertos átomos.

• La fisión nuclear consiste en la ruptura de un núcleo atómico pesado en dos fragmentos de masas parecidas. Se desprende mucha energía, y los neutrones son los proyectiles que se utilizan con más frecuencia para romper núcleos atómicos.

Propiedades Físico-Químicas del Agua

El agua presenta propiedades anómalas esenciales para la vida:

• Permanece líquida a temperaturas (tmas.) a las que otras sustancias parecidas se transforman en gases.
• La densidad del agua aumenta de forma anormal al elevar la temperatura (tma.) de 0 a 4 ºC.
• En estado de hielo, flota sobre el agua.
• Es un excelente acumulador de calor. Tiene resistencia a aumentar o disminuir su temperatura.
• Es capaz de mantener flotando en su superficie insectos u objetos mucho más densos que ella.
• Se descompone en sus elementos a 1500 ºC.
• Es el mejor disolvente y el mejor transportador de sustancias.

Comportamiento Molecular del Agua

• En estado líquido, algunas moléculas están unidas entre sí y forman agrupaciones. Los huecos están ocupados por moléculas sueltas.
• En estado sólido (hielo), las moléculas están fuertemente unidas entre sí y adoptan formas hexagonales. Los huecos no están ocupados por moléculas sueltas, por lo que tiene menos densidad.

Química Orgánica: Hidrocarburos

• Alcanos: Metano (utilizado para calefacción doméstica, placas de cocina y centrales eléctricas de ciclo combinado).

• Alquenos: Eteno o etileno (utilizado para la fabricación de polímeros orgánicos).

• Alquinos: Etino o acetileno, gas incoloro que se utiliza para el alumbrado al generar una llama muy luminosa.

Polímeros y Materiales Sintéticos

• Celulosa: Es la sustancia orgánica más abundante en nuestro planeta. Es un material de sostén. Sus cadenas son muy largas y la celulosa constituye la materia prima de muchas industrias, como las de fabricación del papel.

• El caucho natural es un hidrocarburo polímero del isopreno. Sus moléculas son largas y flexibles y tienden a enrollarse. Estas propiedades están originadas por la presencia de doble enlace en la macromolécula. Por alargamiento, las cadenas se estiran y se colocan casi paralelas entre sí, pero al cesar la tensión tienden a enrollarse y desordenarse nuevamente, por eso es elástico.

Tipos de Plásticos

• Plásticos termoestables: Una vez que han endurecido, por mucho que se calienten, no vuelven a reblandecerse. Sus moléculas consisten en largas cadenas unidas entre sí con fuerza. Estas uniones no se pueden romper cuando se calienta dicho plástico, que por esto siempre mantiene su forma. Ejemplos: Baquelita, resinas de melamina y resinas epoxi.

• Plásticos termoplásticos: Se reblandecen al calentarlos, pero su forma se estabiliza al enfriarlos de nuevo. Sus moléculas consisten en largas cadenas unidas entre sí por enlaces débiles. Estos enlaces se rompen cuando se calienta el plástico, por lo que puede adquirir un aspecto diferente y mantener su nueva forma cuando se enfría. Ejemplos: Polietileno, polipropeno, poliestireno, PVC.

• Elastómeros: Son plásticos muy elásticos y de baja dureza. Sus moléculas consisten en cadenas largas unidas lateralmente y plegadas sobre sí mismas. También se conocen como hules sintéticos. Ejemplos: Caucho y neopreno.