La estructura de la materia | Mediateca de EducaMadrid

Hola, ¿qué tal? En esta nueva explicación vamos a hacer algo increíble, descubrir los 00:00:00

misterios arquitectónicos que esconde el universo. Hoy nos vamos de viaje, un viaje 00:00:04

fascinante que empieza en lo más microscópico, eso que ni siquiera podemos ver, hasta llegar 00:00:09

a las cosas enormes y tangibles que tocamos todos los días. Básicamente, vamos a destripar 00:00:14

de qué está hecho exactamente todo lo que nos rodea. ¿Suena bien, verdad? ¡Pues vamos 00:00:18

allá! 00:00:22

Vale, vamos a meter las manos en la masa. Si partimos de la base de que absolutamente 00:00:23

todo está hecho de átomos, la primera gran pregunta que nos tiene que venir a la cabeza 00:00:27

sobre este mundo microscópico es, a ver, ¿por qué los átomos deciden unirse entre sí? O sea, 00:00:31

¿por qué no se quedan por ahí flotando a su rollo completamente solos sin interactuar con nadie? 00:00:35

Pues la respuesta es súper sencilla, pero a la vez es la regla número uno del cosmos. Se unen 00:00:40

porque así son más estables. Literalmente, el universo entero busca el equilibrio, busca estar 00:00:46

tranquilo, y los átomos no son ninguna excepción. Al juntarse con otros, consiguen esa paz, esa 00:00:52

estabilidad energética que, estando solos, en la inmensa mayoría de los casos no tienen. 00:00:58

Y claro, esto nos lleva directos a un concepto fundamental, el enlace químico. Básicamente, 00:01:03

una unión estable entre átomos es lo que llamamos un enlace químico. Para que nos entendamos, 00:01:09

podemos imaginar este enlace como si fuera un pegamento súper potente, invisible, claro. Pero 00:01:14

que es esa fuerza vital que mantiene a los átomos bien agarrados para que no pierdan 00:01:19

esa ansiada estabilidad que tanto buscan. 00:01:22

Pero bueno, hay que tener en cuenta que no todos los átomos son iguales, ni muchísimo 00:01:25

menos, y por tanto no se unen de la misma manera. 00:01:29

Para entender cómo se fabrica este pegamento necesitamos a nuestra mejor aliada, la tabla 00:01:32

periódica. 00:01:36

Es literalmente nuestro gran libro de recetas. 00:01:37

Si la observamos bien, es brillante, porque nos muestra todos y cada uno de los blocos 00:01:40

de construcción disponibles en la naturaleza, y nos da las pistas exactas sobre cómo pueden 00:01:43

conectarse entre sí. 00:01:47

Ojo aquí, porque lo realmente chulo es cómo podemos agrupar estos elementos para entender sus reglas en un instante. 00:01:49

Usando un código de colores super básico, podemos predecir qué van a hacer. 00:01:56

A ver, tenemos los metales en amarillo, los semimetales en un tono rosado, los no metales en verde y finalmente los gases nobles en azul. 00:02:01

Creedme, estas categorías tan, tan simples son las que van a dictar exactamente cómo van a interactuar los átomos unos con otros. 00:02:09

Así que, siguiendo este juego de colores, tenemos tres recetas maestras para crear nuestros enlaces químicos 00:02:15

Vamos a verlas rápidamente 00:02:21

Primera receta, si juntamos un metal con un no metal, ¡pam!, tenemos un enlace iónico 00:02:22

Segunda, si mezclamos un no metal con otro no metal, el resultado es un enlace covalente 00:02:27

Y la tercera, súper lógica, si combinamos un metal con otro metal, creamos un enlace metárico 00:02:33

Es increíble cómo solo mezclando estas categorías, la naturaleza saca resultados totalmente diferentes 00:02:38

Bueno, hasta ahora hemos hablado mucho del pegamento, de cómo se unen. 00:02:44

Pero, ¿qué pasa cuando empezamos a juntar un montón de átomos a gran escala? 00:02:48

Pues que varios átomos unidos de forma estable forman lo que llamamos una estructura. 00:02:52

Y aquí cambiamos el chip. 00:02:57

Pasamos de estudiar simplemente el pegamento a observar la forma física, real y palpable, 00:02:59

que acabamos de construir con él. 00:03:03

Para que esto quede clarísimo, vamos a usar un ejemplo de arquitectura que nunca falla. 00:03:06

Vamos a imaginar que los átomos son ladrillos. 00:03:10

Los enlaces químicos que acabamos de ver serían el cemento o el mortero que los une, ¿vale? Pero 00:03:12

las estructuras resultantes pueden ser mundos aparte. Se puede tener un simple muro recto y 00:03:17

soso o levantar un rascacielos impresionante con un diseño súper complejo. El cemento es exactamente 00:03:22

el mismo, pero la forma en que se organice la estructura lo cambia todo. Y dependiendo de qué 00:03:28

tipo de ladrillos decidamos usar, la materia se clasifica de dos formas principales. Por un lado 00:03:33

tenemos la sustancia simple, que como su nombre indica está formada por un solo tipo de elemento, 00:03:38

o sea, un único tipo de átomo. Y por otro lado están los compuestos, que mezclan dos o más tipos 00:03:43

de átomos, pero, y esto es absolutamente clave, siempre en unas proporciones fijas. Es como seguir 00:03:49

una receta donde las medidas son inalterables. Entonces, si miramos a nuestro alrededor, en el 00:03:55

mundo real, podemos categorizar todo este increíble proceso de construcción en tres grandes estructuras 00:04:00

generales. O bien tenemos átomos aislados o tenemos moléculas o formamos unas cosas inmensas 00:04:05

llamadas redes cristalinas. Vamos a ir una por una para ver cómo estas tres categorías construyen 00:04:11

nuestra realidad. Empezamos por lo más básico de lo básico, los átomos aislados. ¿Recordamos la 00:04:16

columna de color azul de nuestra tabla periódica? Exacto, los gases nobles, cosas como el helio de 00:04:22

los globos que flotan en las fiestas o el neón de los carteles luminosos. Estos son la gran excepción 00:04:28

a todo lo que hemos hablado porque ya son perfectamente estables ellos solitos. Pasan 00:04:33

totalmente de formar enlaces químicos, prefieren ir por libre e interactúan chocando por ahí, 00:04:38

como si fueran bolas de billar en una mesa infinita. Pero dejemos a los lobos solitarios 00:04:43

y pasemos a donde ya hay equipo, las moléculas. Una molécula es básicamente un grupo pequeñito 00:04:47

y cerrado de unos cuantos átomos fuertemente agarrados por enlaces covalentes. Funcionan 00:04:53

como un solo bloque en conjunto, y de hecho son la unidad más pequeña posible que se puede tener 00:04:59

de una sustancia pura sin que pierda las propiedades que la hacen ser esa sustancia. Si observamos este 00:05:04

modelo tan clásico que representa una molécula de metano, podemos ver a la perfección lo que 00:05:10

quiero decir. Es una estructura súper compacta y autónoma, es una unidad cerrada, no necesita ir 00:05:15

buscando a otros átomos ni expandirse más, es un equipo de élite muy bien definido donde todos los 00:05:21

átomos colaboran en perfecta armonía. Y lo más alucinante de las moléculas, ya sea una súper 00:05:26

sencilla de un solo elemento o un compuesto enorme y complejo como el que vemos aquí a la derecha, 00:05:31

es que sus proporciones son intocables. Volviendo a lo de cocinar, si se alteran los ingredientes o 00:05:36

las medidas de una tarta, el resultado es un desastre. Pues aquí igual, si se cambia o se 00:05:42

quita un solo átomo a este grupo, ¡bum! Se acabó. Ya tenemos una molécula completamente distinta. 00:05:46

Pero preparémonos, porque ahora vamos a dar un salto de escala brutal. 00:05:52

Hablamos de las redes cristalinas. 00:05:56

Aquí ya no estamos jugando con grupitos cerrados de tres o cuatro átomos, ¡qué va! 00:05:58

Estamos hablando de estructuras masivas, formadas por millones y millones de átomos 00:06:02

que se ordenan sistemáticamente siguiendo un patrón geométrico que se repite una y otra vez. 00:06:07

Es un nivel de organización y de magnitud que casi cuesta imaginar. 00:06:13

Así que es vital quedarse con esto, porque el contraste en la arquitectura y la escala 00:06:17

es abismal. Por un lado, las moléculas son unos pocos átomos formando pequeñas unidades aisladas, 00:06:21

como si fueran tiendas de campaña sueltas por un bosque. Y por otro, las redes cristalinas son 00:06:28

agrupaciones colosales de millones de átomos creando patrones milimétricos. Es literalmente 00:06:32

la diferencia entre montar una tiendecita de campaña y levantar de cero los cimientos de 00:06:37

una metrópolis entera. Fijaos qué maravilla visual tenemos aquí. El cuarzo cristalino es 00:06:41

un ejemplo espectacular de esto. Si ampliamos la imagen y miramos a nivel atómico, podemos ver 00:06:46

cómo los átomos, esas esferitas de colores, se enganchan formando una red geométrica perfecta 00:06:51

que se expande en todas direcciones. A este nivel no le ves ni el principio ni el final. Cada átomo 00:06:55

está perfectamente encajado dentro de este inmenso tejido continuo. Y ojo, no hay que pensar que estas 00:07:00

redes impresionantes sólo existen en minerales exóticos de museo. La mismísima sal que le echamos 00:07:05

a las patatas fritas, el simple cloruro de sodio, es una de estas redes. Es una red iónica donde los 00:07:09

átomos se van alternando súper ordenados y se empaquetan de forma muy compacta. Literalmente 00:07:15

así es como millones de átomos invisibles colaboran a lo bestia para crear esos granitos 00:07:20

de sal que podemos tocar. Y para cerrar el círculo, echemos un vistazo a esta red metálica. Notemos 00:07:24

lo increíblemente apretados y densos que están todos los átomos aquí. Así es exactamente como 00:07:30

los átomos de los metales logran apilarse, uno tras otro, para construir objetos sólidos, pesados 00:07:34

y resistentes que usamos constantemente en nuestro día a día, desde la cubiertería de la cocina hasta 00:07:40

las gigantescas vigas de acero de los edificios. Todo viene de aquí. Lo cual nos deja con una 00:07:45

reflexión final súper interesante. La próxima vez que cojamos cualquier objeto cotidiano, 00:07:49

el agua de un vaso, la sal de la mesa o unas simples llaves, preguntémonos ¿estoy sujetando 00:07:55

un océano invisible de diminutas moléculas aisladas o tengo en la mano una red masiva 00:08:00

prácticamente infinita de millones de átomos perfectamente milimetrados? La arquitectura de 00:08:05

nuestro universo está ahí mismo, escondida a plena vista. Ahora bien, ya sabemos cómo se unen, 00:08:10

Pero, ¿qué pasa cuando estas estructuras se descontrolan, chocan fuertemente entre 00:08:15

sí, rompen absolutamente todos sus enlaces y, respetando la estricta regla de conservación 00:08:18

de la masa, se transforman en algo radicalmente nuevo a través de la teoría de colisiones? 00:08:23

Bueno, esa es otra historia fascinante sobre reacciones químicas que exploraremos muy 00:08:27

pronto. 00:08:31

Nos vamos en la siguiente explicación. 00:08:31

La estructura de la materia - Contenido educativo

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