Gases y plasma (estados de la materia)


Los gases y plasmas son estados de la materia, es decir, formas en que los componentes de la materia se organizan, distribuyen e interactúan en un determinado espacio. En el caso de los gases, sus componentes se encuentran dispersos tratando de ocupar el mayor espacio posible. El plasma, por otro lado, es gas parcialmente ionizado.

Gases Plasma
Definición Estado de la materia donde los átomos o moléculas se mueven libremente con mínima interacción. Estado de la materia de los gases ionizados.
Características
  • Forma y volumen determinado por el recipiente contenedor.
  • Los átomos y/o moléculas se mueven libremente.
  • No tiene forma ni volumen definido.
  • Los iones y electrones se mueven libremente.
Composición Átomos y/o moléculas Iones positivos y electrones
Ejemplos Aire Ionósfera, las estrellas.

¿Qué son gases?

Los gases son estados de la materia en donde los componentes (átomos o moléculas) se mueven libremente con mínimas interacciones entre sí.

Un líquido se puede transformar en un gas mediante ebullición. Un sólido puede transformarse en gas por sublimación. Un ejemplo de sublimación es cuando el hilo seco (dióxido de carbono sólido) se transforma en gas a temperatura ambiente.

Características de los gases

  • No tiene forma ni volumen definido.
  • Un gas se enfría a medida que se expande.
  • Cuando se comprime un gas, aumenta su temperatura.
  • Su densidad es menor que los líquidos.

Ejemplos de gases

La atmósfera

Nuestro planeta está rodeado por una capa de gases que conocemos como atmósfera. El aire que respiramos es una mezcla de nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, argón y otros elementos y compuestos en estado gaseoso.

Gas carbónico en las bebidas gaseosas

bebidas gaseosas
El burbujeo característico de las bebidas gaseosas se debe al escape del dióxido de carbono.

Los gases se pueden disolver en un líquido, siempre y cuando estos no reaccionen entre sí (es decir, que formen un compuesto nuevo). Así, el dióxido de carbono (gas carbónico) puede disolverse en las bebidas, dándole ese característico burbujeo a las bebidas gaseosas al abrirlas.

El helio de los globos

helio gases y plasma
La menor densidad del helio con respecto al aire permite que los globos floten.

Cuando inflamos los globos con helio, un gas más liviano que el aire, estos pueden flotar. Esto es debido a que la densidad del helio es de 0,18 gr/L mientras que la densidad del aire es de 1,21 gr/L. El helio además tiene la ventaja de que es un gas no flamable, es decir, no se quema.

¿Qué es plasma?

El plasma es el estado de la materia resultado de proporcionar energía a un gas hasta que se ioniza. En este sentido, está conformado por iones o átomos cargados positivamente y electrones libres. En el Universo, el plasma es el estado de la materia predominante.

La creación del plasma requiere energía. Por ejemplo, cuando un gas se calienta lo suficiente que los átomos empiezan a chocar entre ellos hasta el punto salir disparados los electrones, se forma un plasma.

El físico británico William Crookes (1832-1919) identificó por primera vez el plasma en 1879. El término "plasma" fue asignado por Irving Langmuir en 1928 mientras estudiaba los gases ionizados.

Características de los plasmas

  • No tiene forma definida ni volumen definido.
  • Las partículas que lo conforman están cargadas eléctricamente: los electrones con carga negativa, los iones con carga positiva.
  • Conduce la electricidad.

Ejemplos de plasma

Aunque el plasma es el estado de la materia predominante en el Universo, en el día a día se presenta más bien de forma rara. Veamos algunos ejemplos.

Televisores de plasma

En los televisores de plasma, los átomos de xenón o neón liberan fotones de luz cuando son excitados. Algunos de estos fotones interactúan con materiales de fósforo causando que estos emitan luz visible. Cada pixel en la pantalla está compuesto de pequeños pixels con diferentes compuestos fosforados para los colores azul, verde y rojo.

Luces de neón

plasma luces de neón
Las Vegas es famosa, entre otras cosas, por ser la ciudad de las luces de neón.

Las luces de neón son tubos de vidrio llenos del gas neón (u otros gases). Cuando se hace pasar electricidad por las señales, los electrones chocan con los átomos de neón, liberando sus electrones y formando el ión Ne+. La mezcla de electrones libres, Ne+ y átomos de neón forman un plasma conductor. La luz es el resultado de los electrones que pasan de un estado de alta energía a uno de menor energía.

Lámparas de plasma

plasma lámpara
Las lámparas de plasma se valen de electricidad para excitar el gas y transformarlo en plasma.

La lámpara de plasma fue inventada por Nikola Tesla cuando estaba experimentando con corrientes de alta frecuencia en un tubo de vidrio sellado al vacío. Las lineas brillantes que observamos corresponden al fenómeno de filamentación. Los colores son la consecuencia de la relajación de los electrones excitados a un nivel menor de energía.

Aurora borealis

Aurora borealis gases y plasma ejemplo
La aurora borealis en el hemisferio norte es un ejemplo de plasma.

Cuando los átomos de nitrógeno y oxígeno en la ionosfera son excitados por la radiación solar, se liberan electrones. Estos emiten luz cuando regresan a su estado de menor energía, que son visibles en el hemisferio norte como aurora borealis y en el hemisferio sur como aurora australis.

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