La Materia y sus Transformaciones Universidad Diego Portales: LA MATERIA Y SUS ESTADOS DISCOVERY CHANNEL

¿Qué es la Materia?

La materia es un concepto que se utiliza en la ciencia para hacer alusión a la sustancia que compone a los objetos físicos, aquello del lo que está "hecho" el universo observable. Lamentablemente para la ciencia, hay muchas definiciones de materia y no existe una gran claridad al respecto.

Uno de los principios modernos sobre la materia, propuesto por Einstein, es que ésta no se destruye, sino que sólo se transforma, o en términos más precisos, "la masa relativística equivalente" se conserva. Lo anterior nos permite comprender la transición producida de la física clásica a la física moderna, ya que anteriormente se pensaba que la materia y la energía eran dos cosas diferentes que se encontraban a la base de todo fenómeno físico. Sin embargo, la física moderna nos permite comprender que la materia se puede transformar en energía y la energía puede convertirse en materia.

Algo fundamental para la comprensión de lo que es la materia es su composición. En este sentido resulta necesario considerar que existen unas partículas elementales que al encontrarse en conjunto forman átomos. Estos últimos, a su vez, se combinan y forman las denominadas moléculas. La forma en que las diferentes moléculas se combinan, así como su distribución y colocación, permite diferenciar los diferentes estados de la materia y sus propiedades.

Al hablar de lo anterior, nos referimos a los estados de sólido, líquido y gaseoso. Los sólidos poseen la particularidad de resistirse a cualquier cambio de forma debido a que las moléculas por las cuales están constituidos poseen una fuerte atracción entre si. Esto no sucede con los gases y los líquidos, los que debido a una menor atracción entre sus moléculas pueden adoptar cualquier forma. Sin embargo, los líquidos poseen una atracción molecular suficiente que les permite resistirse a experimentar cambios en su volumen. Por su parte, los gases, debido a lo dispersas de sus moléculas no suelen ofrecer grandes resistencias a los cambios de volumen y mucho menos a los cambios de forma, pudiendo modificarse según la forma del recipiente que lo contenga.

También hay muchos fenómenos relacionados con la materia que son bastante misteriosos, por decir lo menos, como en el caso de la luz, que posee una doble naturaleza, comportándose a veces como onda y otras como partícula (materia). Otras formas poco conocidas son la materia oscura en el universo, los neutrinos y el gravitón, por dar ejemplos. Temas tan misteriosos y extensos que darán para otros artículos.

Los estados de la materia

De joven, recuerdo haber visto asombrado como hervía el agua en una cacerola. Al buscar la explicación de por qué se formaban las burbujas, creí por un tiempo que el movimiento del agua calentada llevaba aire hacia el fondo de la cacerola que después se elevaba en forma de burbujas a la superficie. No sabía que lo que estaba pasando era aún más mágico de lo que imaginaba: las burbujas no eran de aire, en realidad eran agua en forma de gas. Los diferentes estados de la materia han confundido a la gente durante mucho tiempo. Los antiguos griegos fueron los primeros en identificar tres clases (lo que hoy llamamos estados) de materia, basados en sus observaciones del agua. Pero estos mismos griegos, en particular el filósofo Thales (624 - 545 BC), sugirió, incorrectametne, que puesto que el agua podía existir como un elemento sólido, líquido, o hasta gaseoso bajo condiciones naturales, debía ser el único y principal elemento en el universo de donde surgía el resto de sustancias. Hoy sabemos que el agua no es la sustancia fundamental del universo, en realidad, no es ni siquiera un elemento. Para entender los diferentes estados en los que la materia existe, es necesario entender algo llamado Teoría Molecular Kinética de la Materia. La Teoría Molecular Kinética tiene muchas partes, pero aquí introduciremos sólo algunas. Uno de los conceptos básicos de la teoría argumenta que los átomos y moléculas poseen una energía de movimiento, que percibimos como temperatura. En otras palabras, los átomos y moléculas están en movimiento constante y medimos la energía de estos movimientos como la temperatura de una sustancia. Mientras más energía hay en una sustancia, mayor movimiento molecular y mayor la temperatrua percibida. Consecuentemente, un punto importante es que la cantidad de energía que tienen los átomos y las moléculas (y por consiguiente la cantidad de movimiento) influye en su interacción. Al contrario que simples bolas de billar, muchos átomos y moléculas se atraen entre sí como resultado de varias fuerzas intermoleculares, como lazos de hidrógenos, fuerzas van der Waals y otras. Los átomos y moléculas que tienen relativamente pequeñas cantidades de energía (y movimiento) interactuarán fuertemente entre sí, mientras que aquellos con relativamente altas cantidades de energía interactuarán poco, si acaso. ¿Cómo se producen estos diferentes estados de la materia? Los átomos que tienen poca energía interactúan mucho y tienden a “encerrarse” y no interactuar con otros átomos. Por consiguiente, colectivamente, estos átomos forman una sustancia dura, lo que llamamos un sólido. Los átomos que poseen mucha energía se mueven libremente, volando en un espacio y forman lo que llamamos gas. Resulta que hay varias formas conocidas de materia, algunas de ellas están detalladas a continuación. Los sólidos se forman cuando las fuerzas de atracción entre moléculas individuales son mayores que la energía que causa que se separen. Las moléculas individuales se encierran en su posición y se quedan en su lugar sin poder moverse. Aunque los átomos y moléculas de los sólidos se mantienen en movimiento, el movimiento se limita a una energía vibracional y las moléculas individuales se matienen fijas en su lugar y vibran unas al lado de otras. A medida que la temperatura de un sólido aumenta, la cantidad de vibración aumenta, pero el sólido mantiene su forma y volumen ya que las moléculas están encerradas en su lugar y no interactúan entre sí. Para ver un ejemplo de esto, pulsar en la siguiente animación que muestra la estructura molecular de los cristales de hielo. Materia sólida - hielo Una simulación del movimiento molecular dentro de un cristal de hielo. Los líquidos se forman cuando la energía (usualmente en forma de calor) de un sistema aumenta y la estructura rígida del estado sólido se rompe. Aunque en los líquidos las moléculas pueden moverse y chocar entre sí, se mantienen relativamente cerca, como los sólidos. Usualmente, en los líquidos las fuerzas termoleculares (tales como los lazos de hidrógeno que se muestran en la siguiente animación) unen las moléculas que seguidamente se rompen. A medida que la temperatura de un líquido aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales también aumenta. Como resultado, los líquidos pueden “circular” para tomar la forma de su contenedor pero no pueden ser fácilmente comprimidas porque las moléculas ya están muy unidas. Por consiguiente, los líquidos tienen una forma indefinida, pero un volumen definido. En el ejemplo de animación siguiente, vemos que el agua líquida está formada de moléculas que pueden circular libremente, pero que sin embargo, se mantienen cerca una de otra. Materia líquida - agua Una simulación del movimiento molecular dentro del agua líquida. Los gases se forman cuando la energía de un sistema excede todas las fuerzas de atracción entre moléculas. Así, las moléculas de gas interactúan poco, ocasionalmente chocándose. En el estado gaseoso, las moléculas se mueven rápidamente y son libres de circular en cualquier dirección, extendiéndose en largas distancias. A medida que la temperatura aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales aumenta. Los gases se expanden para llenar sus contenedores y tienen una densidad baja. Debido a que las moléculas individuales están ampliamente separadas y pueden circular libremente en el estado gaseoso, los gases pueden ser fácilmente comprimidos y pueden tener una forma indefinida. Materia gaseosa - vapor Una simulación del comportamiento de las moléculas de agua, convirtiéndose en estado gaseoso. Los sólidos, líquidos y gases son los estados más comunes de la materia que existen en nuestro planeta. Si quiere comparar los tres estados, pulse en la siguiente comparación animada . Note las diferencias del movimiento molecular de las moléculas de agua en estos tres estados. Sólido-Líquido- Comparación de Gas . Los plasmas son gases calientes e ionizados. Los plasmas se forman bajo condiciones de extremadamente alta energía, tan alta, en realidad, que las moléculas se separan violentamente y sólo existen átomos sueltos. Más sorprendente aún, los plasmas tienen tanta energía que los electrones exteriores son violentamente separados de los átomos individuales, formando así un gas de iones altamente cargados y energéticos. Debido a que los átomos en los plasma existen como iones cargados, los plasmas se comportan de manera diferente que los gases y forman el cuarto estado de la materia. Los plasmas pueden ser percibidos simplemente al mirar para arriba; las condiciones de alta energía que existen en las estrellas, tales como el sol, empujan a los átomos individuales al estado de plasma. Como hemos visto, el aumento de energía lleva a mayor movimiento molecular. A la inversa, la energía que disminuye lleva a menor movimiento molecular. Como resultado, una predicción de la Teoría Kinética Molecular es que si se disminuye la energía (medida como temperatura) de una sustancia, llegaremos a un punto en que todo el movimiento molecular se detiene. La temperatura en la cual el movimiento molecular se detiene se llama cero absoluto y se calcula que es de -273.15 grados Celsius. Aunque los científicos han enfríado sustancias hasta llegar cerca del cero absoluto, nunca han podido llegar a esta temperatura. La dificultad en observar una sustancia a una temperatura de cero absoluto es que para poder “ver” la sustancia se necesita luz y la luz transfiere energía a la sustancia, lo cual eleva la temperatura. A pesar de estos desafíos, los científicos han observado, recientemente, un quinto estado de la materia que sólo existe a temperaturas muy cercanas al cero absoluto. Los Condensados Bose-Einstein representan un quinto estado de la materia visto por primera vez en 1955. El estado lleva el nombre de Satyendra Nath Bose y Albert Einstein, quien predijo su existencia hacia 1920. Los condensados B-E son superfluídos gaseosos enfríados a temperaturas muy cercanas al cero absoluto. En este extraño estado, todos los átomos de los condensados alcanzan el mismo estado mecánico-quantum y pueden fluir sin tener ninguna fricción entre sí. Aún más extraño es que los condensados B-E pueden “atrapar” luz, para después soltarla cuando el estado se rompe. También han sido descritos o vistos varios otros estados de la materia menos comunes. Algunos de estos estados incluyen cristales líquidos, condensados fermiónicos, superfluídos, supersólidos y el correctamente denominado "extraña materia".

Conceptos Fundamentales

Química: Es la ciencia que se encarga del estudio de la materia y sus transformaciones. Materia: Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. Elemento químico: es una sustancia que no puede descomponerse en otra más sencilla. Compuesto:Es la unión de dos o más elementos. Mezcla: Es la unión de dos o más compuestos. Existen dos tipos de mezclas: Mezcla Homogénea y Mezcla Heterogénea Mezcla Homogénea: También conocidas como soluciones, se componen de una sola fase, observándose uniformidad en todas sus partes.Éstas pueden presentarse en los tres estados físicos (sólido,líquido y gaseoso). Mezcla Heterogénea: Es aquella que en su composición presenta dos o más fases, las cuales se pueden observar por métodos visuales.

Energías renovables y no renovables

Energías renovables 1. La energía eólica es inagotable, limpia y gratuita. Y sus principales inconvenientes son su discontinuidad (no siempre hay viento) y ser agente de cambios en el paisaje ambiental al instalarse sus torres aerogeneradoras. 2. La energía solar, al igual que el viento, es limpia y gratuita, pero es intermitente (reduce su potencia los días nublados) y para su transformación en energía eléctrica se necesita de una tecnología de alto costo. 3. La energía hídrica también es casi infinita y ecológica, pero entre sus inconvenientes se encuentran en los períodos de sequía y en que la creación de embalses provoca un alto impacto ambiental. 4. La biomasa no emite gases que provocan el efecto invernadero y su uso como carburante en motores de combustión interna reduce el uso de los motores convencionales que producen altos índices de contaminación. Su principal desventaja es que se necesita una gran cantidad de biomasa para conseguir la misma cantidad de energía con otras fuentes. Energías no renovables 1. El petróleo, el carbón y el gas natural se emplean ampliamente en nuestro mundo. Además, se usan directamente quemándolos (combustión) para producir calor y movimiento, en hornos, estufas, calderas y motores. Sus principales desventajas son que se agotarán a mediano plazo y que su uso produce la emisión de gases (invernadero) que contaminan la atmósfera. 2. Las centrales nucleares emiten mínimas cantidades de contaminantes al aire. Sus inconvenientes son generar residuos radiactivos muy peligrosos y producir graves catástrofes ambientales. Impacto en el medioambiente por el uso de las energías no renovables Estudios revelan que el impacto medioambiental de las energías no renovables frente a las renovables es hasta 30 veces superior. Algunos de los efectos negativos más relevantes son: - Lluvia ácida: se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno y el dióxido de azufre, gases que son emitidos por industrias, centrales eléctricas y vehículos que queman productos derivados del petróleo.Estos gases aumentan la acidez de las aguas de ríos y lagos, lo que se traduce en importantes daños en la vida acuática y cambios en la composición de los suelos (aumenta su acidez), produciéndose la perdida de nutrientes importantes para las plantas, tales como el calcio. - Efecto invernadero: fenómeno atmosférico que permite mantener la temperatura del planeta, al retener parte de la energía proveniente del Sol. Pero que en la actualidad, se está acentuando y provocando cambios. Este se produce por el aumento en la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano debido a la industrialización. - Vertidos contaminantes: provocan accidentes como la muerte de especies en zonas de producción (forestales, agrícolas y ríos), principalmente, generados por petróleo, carbón y gas natural. - Residuos radiactivos peligrosos: producidos en el proceso de fisión nuclear, provocando alteraciones que son generalmente irreversibles.

Método científico

La ciencia es un proceso que busca encontrar la explicación a ciertos fenómenos, utilizando para ello (en la mayoría de los casos) experimentos cuyo objetivo es contestar preguntas. A este proceso se le denomina método científico, y comprende tres etapas: observación, hipótesis y experimentación. ¿En qué consiste el método científico? Observación El primer paso del método científico tiene lugar cuando se hace una observación a propósito de algún evento o característica del mundo. Esta observación puede inducir una pregunta sobre este evento o característica. Ejemplo: ¿Por qué debemos mantener limpio nuestro cuerpo? Hipótesis Tratando de contestar la pregunta realizada en la etapa de observación, el científico formula una hipótesis o respuesta provisoria. Ejemplo: Las personas que se lavan frecuentemente presentan menos enfermedades a la piel. Experimentación De todos los pasos en el método científico, el que verdaderamente separa la ciencia de otras disciplinas es el proceso de experimentación. Para comprobar o refutar una hipótesis, el científico diseñará un experimento para probar esa hipótesis. En el caso de nuestro ejemplo, esto se puede hacer comparando dos grupos de personas: uno, donde sus integrantes lavan diariamente su cuerpo; y otro donde sólo lo hacen escasamente. Si se comprueba que las personas que lavan su cuerpo con frecuencia tienen menos enfermedades a la piel, entonces nuestra hipótesis habrá sido confirmada y se podrá considerar como verdadera. Cómo ves, no es tan complicado aplicar el método científico. De hecho son muchas las veces en que lo hacemos sin darnos cuenta. Aquí te contaremos la experiencia de un niño que, jugando con burbujas de jabón, aplicó el método científico. Un día tomó un pedazo de tubo, mezcló un poco de agua con jabón, sopló y vio cómo se formaban las burbujas (observación). De pronto se dio cuenta de que el contorno del tubo era redondo y pensó que seguramente por eso las burbujas también tenían dicha forma (hipótesis). Buscó una caja pequeña cuyo borde era cuadrado, sopló (experimentación) y las burbujas volvieron a salir redondas, con lo que descartó lo que había pensado sobre la forma de las burbujas. La alquimia La química es una disciplina cuyo objeto de estudio es la descripción de las propiedades de las sustancias y los intercambios de materia que se establecen entre ellas, denominados reacciones químicas. El origen de esta ciencia es bastante antiguo, y sus bases se fundan en lo que se conoció como alquimia, una mezcla de técnica y magia. Los primeros filósofos griegos llegaron a la conclusión de que la Tierra estaba formada por unas cuantas sustancias básicas. Alrededor del año 430 a.C. Empédocles de Agrigento afirmó que tales elementos eran cuatro: tierra, aire, agua y fuego. Un siglo más tarde, Aristóteles supuso que el cielo constituía un quinto elemento, llamado éter. Los griegos creían que las sustancias de la Tierra estaban formadas por las distintas combinaciones de estos elementos. Asimismo, se planteaban la cuestión de si la materia podía ser dividida indefinidamente, o si al término de este proceso se llegaría a un punto en el que las partículas fuesen indivisibles. Fue entonces cuando el pensador Demócrito de Abdera dio a estas partículas el nombre de átomos (que significa no divisible). Llegó incluso a sugerir que algunas substancias estaban compuestas por diversos átomos o combinaciones de ellos. También pensaba que una sustancia podía convertirse en otra al ordenar sus átomos de diferente manera. El pensamiento alquímico de la antigua Grecia se basó en teorías y especulaciones y muy pocas veces en la experimentación. Muchos de los escritos griegos sobre la alquimia se conservaron y volvieron a despertar el interés por el estudio de esta disciplina durante la Edad Media. Los alquimistas árabes se familiarizaron con una amplia gama de lo que actualmente llamamos reactivos químicos. Ellos creían que los metales eran cuerpos compuestos, formados por mercurio y azufre en diferentes proporciones, y que las reacciones químicas se explicaban en términos de cambios en las cantidades de esos principios dentro de las sustancias. Los sucesores de los griegos en el estudio de las sustancias fueron los alquimistas medievales, quienes lograron conclusiones más razonables que los griegos, al conocer mejor los materiales sobre los que especulaban. Pero el avance científico fue limitado por el oscurantismo religioso que envolvía la época, y sólo en el siglo VII reapareció con los árabes, quienes habían heredado los antiguos conocimientos de los egipcios y de la filosofía antigua griega a través de la escuela alejandrina, fundando la práctica de la alquimia, el antecedente de la química. Durante el Renacimiento, todos los conocimientos químicos desarrollados durante la Edad Media comenzaron a ser vistos desde una perspectiva más científica, formándose las bases sobre las cuales se apoyaría la química moderna. Luego de haber leído algunos de los antecedentes de la química, seguramente estarás pensando en qué objetos encontramos las sustancias químicas. La verdad es que todo cuanto nos rodea está compuesto por estos elementos: la tierra, el agua, las plantas, los edificios e incluso nuestro cuerpo. Lo que los diferencia es que cada uno presenta sus propias características, muchas de ellas físicas, tales como la dureza, el color, la textura y la fragilidad. Muchas sustancias son duras, pero se rompen fácilmente. A pesar de que son difíciles de doblar o aplastar, se agrietan si son golpeadas con fuerza, por lo que se les da el nombre de sustancias frágiles.

El plástico

Cualquier sustancia moldeable puede recibir el calificativo de plástica, aunque como plásticos se suelen denominar ciertos polímeros moldeables. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nylon. Los plásticos se caracterizan por tener excelentes propiedades para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoestables (no se ablandan con el calor). Historia El desarrollo de estas sustancias se inició en 1860, cuando el inventor estadounidense Wesley Hyatt desarrolló un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de alcohol. Su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos, desde placas dentales a cuellos de camisa. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y deteriorarse al exponerlo a la luz. Durante las décadas siguientes aparecieron de forma gradual más tipos de plásticos. Se inventaron los primeros plásticos totalmente sintéticos: un grupo de plásticos termoestables o resinas desarrollado hacia 1906 por el químico estadounidense de origen belga Leo Hendrik Baekeland, y comercializado con el nombre de baquelita. Entre los productos desarrollados durante este periodo están los polímeros naturales alterados, como el rayón, fabricado a partir de la celulosa, del nitrato de celulosa o del etanoato de celulosa. En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de materiales plásticos. El químico alemán Hermann Staudinger aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes o macromoléculas. Los esfuerzos dedicados a probar esta afirmación iniciaron numerosas investigaciones científicas que produjeron enormes avances en esta parte de la química. En las décadas de 1920 y 1930 apareció un buen número de nuevos productos, como el etanoato de celulosa (llamado originalmente acetato de celulosa), utilizado en el moldeo de resinas y fibras, y el policloruro de vinilo (PVC), empleado en tuberías y recubrimientos de vinilo. Uno de los plásticos más populares desarrollados durante este periodo es el metacrilato de metilo polimerizado, que se comercializó en Gran Bretaña con el nombre de Perspex y como Lucite en Estados Unidos, y que se conoce en español como plexiglás. Este material tiene unas propiedades ópticas excelentes; puede utilizarse para gafas y lentes, o en el alumbrado público o publicitario. Las resinas de poliestireno, comercializadas alrededor de 1937, se caracterizan por su alta resistencia a la alteración química y mecánica a bajas temperaturas y por su escasa absorción de agua. Estas propiedades hacen del poliestireno un material adecuado para aislamientos y accesorios utilizados a bajas temperaturas, como en instalaciones de refrigeración y en aeronaves destinadas a los vuelos a gran altura. El PTFE (politetrafluoretileno), sintetizado por primera vez en 1938, se comercializó con el nombre de teflón en 1950. Otro descubrimiento fundamental en la década de 1930 fue la síntesis del nylon. Los plásticos se pueden clasificar de acuerdo a: 1. El proceso de polimerización: existen dos procesos para hacer polímeros, la condensación y las reacciones de adición. La condensación produce varias longitudes de polímeros, mientras que las reacciones de adición producen longitudes específicas.Algunos polímeros típicos de condensación son el nylon, los poliuretanos y los poliésteres.Entre los polímeros de adición se encuentran el polietileno, el polipropileno, el cloruro de polivinilo y el poliestireno. 2. La forma en que pueden procesarse: ya que de ello depende si se hará un plástico termoplástico o si es termodurecibles. 3. La naturaleza química de un plástico depende de la unidad repetitiva que compone la cadena del polímero. Por ejemplo, las poliolefinas están compuestas de monómeros de olefinas, que son hidrocarburos de cadena abierta con al menos un doble enlace. El polietileno es una poliolefina. Su monómero es el etileno. Otros tipos de polímeros son los acrílicos (como el polimetacrilato), los estirenos (como el poliestireno), los halogenuros de vinilo (como el cloruro de polivinilo), los acetatos y las resinas fenólicas, celulósicas o de aminas. Aplicaciones Una de las aplicaciones principales del plástico es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de polietileno de baja densidad en forma de rollos de plástico transparente para envoltorios. El polietileno de alta densidad se usa para películas plásticas más gruesas, como la que se emplea en las bolsas de basura. Se utilizan también en el empaquetado: el polipropileno, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC) y el policloruro de vinilideno. Este último se usa en aplicaciones que requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases (por ejemplo, el oxígeno) hacia dentro o hacia fuera del paquete. De la misma forma, el polipropileno es una buena barrera contra el vapor de agua; tiene aplicaciones domésticas y se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y sogas. La construcción es otro de los sectores que más utilizan todo tipo de plásticos, incluidos los de empaquetado descritos anteriormente. El polietileno de alta densidad se usa en tuberías, del mismo modo que el PVC. Éste se emplea también en forma de láminas como material de construcción. Muchos plásticos se utilizan para aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de espuma sirve para aislar paredes y techos. También se hacen con plástico marcos para puertas, ventanas y techos, molduras y otros artículos. Otros sectores industriales, en especial la fabricación de motores, dependen también de estos materiales. Algunos plásticos muy resistentes se utilizan para fabricar piezas de motores, como colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de emisión, bombas de combustible y aparatos electrónicos. Los plásticos se emplean también para fabricar carcasas para equipos de oficina, dispositivos electrónicos, accesorios pequeños y herramientas. Entre las aplicaciones del plástico en productos de consumo se encuentran los juguetes, las maletas y artículos deportivos. Reciclaje y medio ambiente Es fácil percibir cómo los desechos plásticos, por ejemplo de envases de líquidos como el aceite de cocina, no son susceptibles de asimilarse de nuevo en la naturaleza, porque su material tarda aproximadamente unos 500 años en degradarse. Ante esta realidad, se ha establecido el reciclaje de tales productos de plástico, que ha consistido básicamente en colectarlos, limpiarlos, seleccionarlos por tipo de material y fundirlos de nuevo para usarlos como materia prima adicional, alternativa o sustituta para el moldeado de otros productos. De esta forma la humanidad ha encontrado una forma adecuada para evitar la contaminación de productos que por su composición, materiales o componentes, no son fáciles de desechar de forma convencional. El plástico representa un 7% del peso total de la basura doméstica y ocupa un 20-30% de las papeleras en las naciones industrializadas. Cada año se fabrican en el mundo cerca de 100 millones de toneladas. La materia prima es petróleo, un recurso no renovable. El plástico usado apenas se recicla. Existen cerca de 50 tipos diferentes de plástico, pero incluso los más utilizados registran unos índices de reciclaje bastante bajos. En la Unión Europea se recicla entre el 7 y el 8% del plástico; cada año se depositan en los vertederos once millones y medio de toneladas de plástico. La identificación de los envases de plástico recuperables se logra fácilmente mirando el número, o las siglas, del sistema de identificación americano SPI (Society of Plastics Industry), que suele aparecer en la base rodeado por tres flechas similares al Círculo Mobius: 1. PETE (Polietilentereftalato) 2. HDPE (Polietileno de alta densidad) 3. V (Vinílicos) 4. LDPE (Polietileno de baja densidad) 5. PP (Polipropileno) 6. PS (Poliestireno) 7. (Otros) Muchos fabricantes no utilizan el SPI, no obstante, algunas pautas para su identificación son las siguientes: HDPE: botellas de leche, agua de 5 litros, detergente, gel , champú, lejía, suavizante y en general todo tipo de botellas con colores muy llamativos o lo que aparente ser un plástico duro. PVC: botellas del agua de un litro o 1,5 litros, vinagre, aceite y todas aquellas botellas que en la parte inferior tienen una línea limitada en sus extremos por otra perpendicular, lo que se denomina la sonrisa del PVC. Otra caracteristica es que cuando las botellas se aplastan los dobleces adquieren un color blanquecino. PET: botellas que contienen bebidas gaseosas en general y de agua mineral. Estas botellas tienen en la parte inferior un punto gordo, que es donde acaba la transformación de la granza en cuerpo hueco. Con un diseño apropiado el plástico puede ahorrar energía y recursos en comparación con otros materiales. Un estudio realizado en Alemania reveló que sin plástico el peso de los residuos de envases en la basura en un hogar se multiplicaría por cuatro; el gasto de energía se elevaría un 200% y el volumen de residuos se incrementaría en un 256%. El plástico es un material ligero, lo que produce un ahorro importante en el coste del transporte del producto final. Sin embargo, todos los materiales producen algún impacto en el medio ambiente y, en concreto, el plástico presenta dos inconvenientes: su origen petroquímico y la imposibilidad de biodegradarse en la gran mayoría de los casos. Consejos Reduce la compra de envases de plástico, en especial si no cuentas con un sistema de recogida selectiva. Evita adquirir la fruta y los vegetales preenvasados. Lava y reutiliza los envases para almacenar alimentos, pero nunca reutilices los envases que han contenido sustancias químicas o aceite mineral. Rellena los envases comprando productos a granel. Siempre que puedas, devuelve los envases de bebida al negocio de tu barrio. Algunos polímeros incluyen nylon y poliéster. Aunque éstos son productos de larga duración, se trata de fibras sintéticas. Por ello, no pueden entrar en contacto con ciertos adhesivos, ni con la plancha o productos químicos de limpieza. Lee con atención las etiquetas de los productos, o su numeración en el sistema de identificación SPI.

El caucho

El caucho natural es un líquido lechoso que fluye de ciertos árboles. Con él se hace el conocido hule o goma. Descubierto hace más de un siglo, hoy el caucho es una de las materias primas más importantes del mundo. Primero se usaba para fabricar gomas de borrar, luego para fabricar impermeables, y hoy, debido al auge de la industria automovilística se fabrican millones de neumáticos. El caucho natural no cubre todas las necesidades por lo que hoy la producción de caucho sintético casi triplica a la producción de caucho natural. El árbol del caucho Los árboles de caucho natural son originarios de la zona amazónica sudamericana, pero fueron llevados a Indonesia y Malasia donde se produce hoy la mayor cantidad de caucho natural. El árbol mide unos 15 o 20 m de altura y está cubierto de grandes hojas ovaladas de color oscuro, que produce capullos de color amarillento, los cuales son reemplazados posteriormente por grandes vainas contenedoras de tres semillas de color pardusco y de unos 2 mm de longitud. En el momento oportuno, la semilla es expulsada de la vaina con una fuerza tal, que puede quedar depositada a más de 30 m de distancia de la planta original. Desde la antigüedad, este árbol era conocido y utilizado por los nativos de América para la obtención del látex, un líquido blanquecino y lechoso que se obtiene mediante incisiones producidas en la corteza del árbol. El nombre de caucho proviene de la palabra cautchuc con la que los indios habitantes de Perú designaban al árbol hevea, y que significa "árbol que llora". Los europeos conocieron por primera vez esta sustancia al producirse el descubrimiento de América, y el mismo Hernán Cortés pudo comprobar la existencia de algunos objetos fabricados por los indios con este material; con ella confeccionaban abrigos, calzados resistentes al agua y pelotas que empleaban en determinados juegos rituales y juntas de canalizaciones de agua herméticas. La industria del caucho Los intentos de hacer del caucho un material impermeable para fabricar prendas textiles estuvieron en manos de Besson y Peal (1791), quienes patentaron un proceso de disolución del caucho para impregnar telas. Johnson (1797), Champion (1811), Clark (1815) y Hancock (1820) fueron otros investigadores en esta línea que tampoco consiguieron mayores éxitos. En 1823 Charles Macintosh logró disolver el caucho en aceite de alquitrán de hulla, y obtuvo una sustancia que utilizó como pegamento para adherir dos trozos de tela. Con este procedimiento consiguió camuflar la pegajosidad del caucho natural en el interior de la tela, pero no mejorar ninguna de sus propiedades. Nathaniel Hayward patentó un método de impregnar con azufre el caucho que adquirió más tarde Charles Goodyear, quien en 1839 descubrió por casualidad el vulcanizado. Este proceso, que permite comunicar estabilidad térmica al caucho, fue la base en la que se asentó la industria de esta sustancia, sobre todo a partir del desarrollo de los procesos de producción industrial por parte de Thomas Hancock en 1846. A partir de entonces la demanda de productos de caucho se incrementó notablemente. Ese mismo año se produce la invención de las ruedas de cámara de aire o neumáticos por R. W. Thomson, aunque su principal aplicación surgiría con la popularización de los automóviles cuarenta años después, tras las mejoras introducidas por J. B. Dunlop. En 1860 el químico Charles Williams descubrió el isopreno como componente fundamental del caucho, lo que hizo que se comprendieran mejor los mecanismos de polimerización y se comenzaran a investigar los procesos artificiales de obtención del caucho. Tras la obtención de ciertos cauchos de propiedades muy limitadas, como el dimetilbutadieno, en 1927 el químico alemán K. W. Ziegler logró producir caucho metílico, llamado buna porque consiste en la polimerización de butadieno con adición de sodio. Un década más tarde se descubrió el proceso de vulcanizado en frío, que consiste en la inmersión en una solución del 2 al 4 % de monocloruro de azufre, que permite fabricar objetos de poco espesor.

El vidrio

La técnica de fabricación del vidrio se descubrió en Oriente Medio hacia el año 3.000 a.C. En esa época siempre se trabajaba a mano, usando moldes, y desde entonces el ser humano lo ha utilizado con diversos fines: para fabricar objetos utilitarios y decorativos, entre los que se incluyen trabajos de joyería. También tiene aplicaciones en la arquitectura y la industria. El vidrio es una sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación. El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversas técnicas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar). Sus inicios La técnica de fabricación del vidrio se descubrió en Oriente Medio hacia el año 3.000 a.C. Probablemente al encender una fogata en las orillas arenosas de un lago seco, en el que se había depositado carbonato sódico. Este y la sílice de la arena se combinaron con la acción del calor, formando gotitas de vidrio. Su fabricación a gran escala comenzó después de 1500 a.C. con vasijas y adornos. Los artesanos egipcios fueron quienes aprendieron a colorear el vidrio. Actualmente, los principales yacimientos provechosos para la elaboración del vidrio se localizan en los desiertos occidental, oriental y área meridional de la primera catarata del Nilo, al sur de Nubia y Sudán. Otros filones existen en Aswan, al sur de Egipto, y algunos más en Guadi Gulán y en la Costa del Mar Rojo. Como podemos observar, de toda la zona de la media luna fértil, es Egipto el que cuenta con los más grandes yacimientos geológicos de materia prima para la elaboración del vidrio, sobre todo de arena, que por su alto contenido de calcio es muy apreciada en esos procedimientos. En la década de 1980 se desarrolló en la Universidad de Florida un método para fabricar grandes estructuras de vidrio sin tener que usar altas temperaturas. Conocida como sol-gel, esta técnica consiste en mezclar agua con una sustancia química como el tetrametoxilano para producir un polímero de óxido silíceo; un aditivo químico retarda el proceso de condensación y permite que el polímero se construya uniformemente. Esta técnica puede llegar a ser muy útil para la fabricación de vidrios de formas complejas de gran tamaño con propiedades específicas. Reciclaje El vidrio es un material que por sus características es fácilmente recuperable, por lo tanto, no tienes que tirarlo a la basura. Concretamente el envase de vidrio es 100% reciclable, es decir, que a partir de un envase utilizado, puede fabricarse uno nuevo que puede tener las mismas características del primero. El vidrio se clasifica según su color, entre los más comunes se encuentran el transparente, el verde y el azul. Una tonelada de vidrio reutilizada varias veces ahorra 117 barriles de petróleo. Aunque el vidrio se elabora con materias primas relativamente baratas y abundantes (arena, sosa, cal), la extracción de los materiales provoca un impacto importante en el paisaje. Reciclar reduce este problema y también aleja el vidrio, un material que no se biodegrada, de los vertederos. A lo largo de la historia, los restos de vidrio se han reutilizado de forma muy diversa. Por ejemplo, el cristal fundido sirve para hacer bisuterías, cortado en pequeñas piezas, para hacer vidrieras de colores. El creciente interés por el diseño ha hecho renacer la artesanía tradicional. El vidrio también puede reprocesarse en otros materiales; puede sustituir al cuarzo en la fabricación de porcelana de gran resistencia o utilizarse para fabricar aislantes. Los vidrios que se pueden reciclar se distinguen en tres categorías: - Botellas de bebidas (gaseosas, jugos, licores, vinos) enteras, es decir sin defectos. Estos pueden ser reutilizados por la misma empresa embotelladora y tienen un valor económico más alto. Esta retornabilidad significa un ahorro de energía, lo que es beneficioso para la empresa y para el medio ambiente. - Envases (frascos) para cualquier tipo de alimento (conservas, mayonesa, yoghurt, jarabes, medicamentos, etc.), de perfumes o colonias y de aceite. Estos envases tienen que estar intactos también. Todos estos envases tienen su valor propio, por unidad. - Vidrio roto, se entrega separado por kilo y por color. Los vidrios que no sirven para el reciclaje son: - Vidrio (roto) de auto (parabrisas) - Vidrio (roto) de ventana - Espejos - Ampolletas y fluorescentes - Lozas (que no son de vidrio)