Elementos químicos y tabla periódica

indice
. Tabla periódica
. Estructura y organización de la tabla periódica
. Estaño
.Plomo
.Elementos de transición interna:
. Quinto estado de la materia – Condensado de Bose-
Einstein
. Estado Condensado Fermiónico
.Grafeno el material del futuro
.BIBLIOGRAFIA

Tabla periódica
La actual tabla periódica es una disposición de los elementos químicos en forma
ordenados por su número atómico (número de protones), por su configuración de
electrones y sus propiedades físicas o químicas. Según sus propiedades químicas
los elementos se clasifican en metales y no metales, hay más elementos metálicos
que no metálicos. Fue en 1913 que el científico inglés Henry Jeffreys Moseley
luego de realizar trabajos con rayos X generados por diversos metales
(generalmente pesados) descubre la ley natural de los elementos: las propiedades
de los elementos químicos es una función periódica de su número atómico (Z)
varía en forma periódica con la carga nuclear.
En la actualidad son 118 elementos reconocidos por IUPAC (Unión Internacional
de Química Pura y Aplicada) el 30 de diciembre del 2015, IUPAC anunció que un
equipo ruso-estadounidense de científicos del Joint Institute for Nuclear Research
de Dubna (Rusia), y del Lawrence Livermore National Laboratory en California
(Estados Unidos), habían aportado las pruebas suficientes para reclamar el
descubrimiento de los elementos 115, 117 y 118.
Se colocan de izquierda a derecha y de arriba a abajo en orden creciente de sus
números atómicos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales
llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias.
Hacia abajo y a la izquierda aumenta el radio atómico y el radio iónico.
Hacia arriba y a la derecha aumenta la energía de ionización, la afinidad
electrónica y la electronegatividad
Periodo: es el ordenamiento en línea horizontal, estos elementos difieren en
propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura química.
Grupo o Familia: es el ordenamiento en columnas, estos elementos presentan
similar disposición en de sus electrones externos de allí que forman familias de
elementos con propiedades químicas similares.

Estructura y organización de la tabla periódica
Grupos
A las columnas verticales de la tabla periódica se las conoce como grupos o
familias. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar. En virtud de un convenio
internacional de denominación, los grupos están numerados de 1 a 18 desde la
columna más a la izquierda los metales alcalinos hasta la columna más a la
derecha —los gases nobles—.53Anteriormente se utilizaban números
romanos según la última cifra del convenio de denominación de hoy en día —por
ejemplo, los elementos del grupo 4 estaban en el IVB y los del grupo 14 en el
IVA—. En Estados Unidos, los números romanos fueron seguidos por una letra
«A» si el grupo estaba en el bloque s o p, o una «B» si pertenecía al d. En Europa,
se utilizaban letras en forma similar, excepto que «A» se usaba si era un grupo
precedente al 10, y «B» para el 10 o posteriores. Además, solía tratarse a los
grupos 8, 9 y 10 como un único grupo triple, conocido colectivamente en ambas
notaciones como grupo VIII.
Algunos de estos grupos tienen nombres triviales —no sistemáticos—, como se ve
en la tabla de abajo, aunque no siempre se utilizan. Los grupos del 3 al 10 no
tienen nombres comunes y se denominan simplemente mediante sus números de
grupo o por el nombre de su primer miembro —por ejemplo, «el grupo de
escandio» para el 3—, ya que presentan un menor número de similitudes y/o
tendencias verticales.
 Grupo 1 (I A): metales
alcalinos
 Grupo 2 (II A): metales
alcalinotérreos
 Grupo 3 (III B): familia
delEscandio (tierras
raras yactinidos)
 Grupo 4 (IV B): familia
del Titanio
 Grupo 5 (V B): familia
del Vanadio
 Grupo 6 (VI B): familia
del Cromo
 Grupo 7 (VII B):
familia
delManganeso
 Grupo 8 (VIII B):
familia del Hierro
familia delCobalto
familia delNíquel
 Grupo 11 (I B):
familia del Cobre
 Grupo 12 (II B):
familia del Zinc
 Grupo 13 (III
A): térreos
 Grupo 14 (IV
A): carbonoideos
 Grupo 15 (V
A): nitrogenoideos
 Grupo 16 (VI A):
calcógenos
oanfígenos
 Grupo 17 (VII
A): halógenos
 Grupo 18 (VIII
A): gases nobles

La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los
elementos de un grupo poseen configuraciones electrónicas similares y la
misma valencia, entendida como el número de electrones en la última capa. Dado
que las propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de
los electrones que están ubicados en los niveles más externos, los elementos de
un mismo grupo tienen propiedades químicas similares y muestran una tendencia
clara en sus propiedades al aumentar el número atómico.
Por ejemplo, los elementos en el grupo 1 tienen una configuración
electrónica ns1 y una valencia de 1 —un electrón externo— y todos tienden a
perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el
último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último
nivel de energía —regla del octeto— y, por ello, son excepcionalmente no
reactivos y son también llamados «gases inertes».
Los elementos de un mismo grupo tienden a mostrar patrones en el radio
atómico, energía de ionización y electronegatividad. De arriba a abajo en un
grupo, aumentan los radios atómicos de los elementos. Puesto que hay niveles de
energía más llenos, los electrones de valencia se encuentran más alejados del
núcleo. Desde la parte superior, cada elemento sucesivo tiene una energía de
ionización más baja, ya que es más fácil quitar un electrón en los átomos que
están menos fuertemente unidos. Del mismo modo, un grupo tiene una
disminución de electronegatividad desde la parte superior a la inferior debido a
una distancia cada vez mayor entre los electrones de valencia y el núcleo.
Hay excepciones a estas tendencias, como por ejemplo lo que ocurre en el grupo
11, donde la electronegatividad aumenta más abajo en el grupo. Además, en
algunas partes de la tabla periódica como los bloques d y f, las similitudes
horizontales pueden ser tan o más pronunciadas que las verticales.
Períodos
Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. El número de
niveles energéticos de un átomo determina el periodo al que pertenece.

Cada nivel está dividido en distintos subniveles, que conforme aumenta
su número atómico se van llenando en este orden:
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración
electrónica y da forma a la tabla periódica.
Los elementos en el mismo período muestran tendencias similares en radio
atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad. En un
período el radio atómico normalmente decrece si nos desplazamos hacia la
derecha debido a que cada elemento sucesivo añadió protones y electrones, lo
que provoca que este último sea arrastrado más cerca del núcleo. Esta
disminución del radio atómico también causa que la energía de ionización y la
electronegatividad aumenten de izquierda a derecha en un período, debido a la
atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones. La afinidad electrónica
también muestra una leve tendencia a lo largo de un período. Los metales —a la
izquierda— generalmente tienen una afinidad menor que los no metales —a la
derecha del período—, excepto para los gases nobles.
La tabla periódica consta de 7 períodos:
 Período 1
 Período 2
 Período 3
 Período 4
 Período 5
 Período 6
 Período 7

Bloques
La tabla periódica se puede también dividir en bloques de acuerdo a la secuencia
en la que se llenan las capas de electrones de los elementos. Cada bloque se
denomina según el orbital en el que la teoría reside el último
electrón: s, p, d y f.64 n. 4 El bloque s comprende los dos primeros grupos (metales
alcalinos y alcalinotérreos), así como el hidrógeno y el helio. El bloque p
comprende los últimos seis grupos —que son grupos del 13 al 18 en la IUPAC (3A
a 8A en América)— y contiene, entre otros elementos, todos los metaloides.
El bloque d comprende los grupos 3 a 12 —o 3B a 2B en la numeración americana
de grupo— y contiene todos los metales de transición. El bloque f, a menudo
colocado por debajo del resto de la tabla periódica, no tiene números de grupo y
se compone de lantánidos y actínidos. Podría haber más elementos que llenarían
otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa
con el orden alfabético para nombrarlos. Así surge el bloque g, que es un bloque
hipotético.
Metales, metaloides y no metales
De acuerdo con las propiedades físicas y químicas que comparten, los elementos
se pueden clasificar en tres grandes categorías: metales, metaloides y no metales.
Los metales son sólidos generalmente brillantes, altamente conductores que

forman aleaciones de unos con otros y compuestos iónicos similares a sales con
compuestos no metálicos —siempre que no sean los gases nobles—. La mayoría
de los no metales son gases incoloros o de colores; pueden formar enlaces
covalentes con otros elementos no metálicos. Entre metales y no metales están
los metaloides, que tienen propiedades intermedias o mixtas.
Metales y no metales pueden clasificarse en subcategorías que muestran una
gradación desde lo metálico a las propiedades no metálicas, de izquierda a
derecha, en las filas: metales alcalinos —altamente reactivos—, metales
alcalinotérreos —menos reactivos—, lantánidos y actínidos, metales de
transición y metales post-transición. Los no metales se subdividen simplemente en
no metales poliatómicos —que, por estar más cercanos a los metaloides,
muestran cierto carácter metálico incipiente—, no metales diatómicos —que son
esencialmente no metálicos— y los gases nobles, que son monoatómicos no
metálicos y casi completamente inertes. Ocasionalmente también se señalan
subgrupos dentro de los metales de transición, tales como metales refractarios y
metales nobles.
La colocación de los elementos en categorías y subcategorías en función de las
propiedades compartidas es imperfecta. Hay un espectro de propiedades dentro
de cada categoría y no es difícil encontrar coincidencias en los límites, como es el
caso con la mayoría de los sistemas de clasificación. El berilio, por ejemplo, se
clasifica como un metal alcalinotérreo, aunque su composición química anfótera y
su tendencia a formar compuestos covalentes son dos atributos de un metal de
transición químicamente débil o posterior. El radón se clasifica como un no metal y
un gas noble aunque tiene algunas características químicas catiónicas más
características de un metal. También es posible clasificar con base en la división
de los elementos en categorías de sucesos, mineralógicos o estructuras
cristalinas. La categorización de los elementos de esta forma se remonta a por lo
menos 1869, cuando Hinrichs escribió que se pueden extraer líneas sencillas de
límites para mostrar los elementos que tienen propiedades similares, tales como
metales y no metales, o los elementos gaseosos.

Estaño
Historia:
El uso del estaño comenzó en el Cercano Oriente y los Balcanes alrededor del
3000 a. C., utilizándose en aleación con el cobre para producir un nuevo metal,
el bronce, dando así origen a la denominada Edad de Bronce.
La importancia del nuevo metal, con el que se fabricaban armas y herramientas
más eficaces que las de piedra o de hueso habidas hasta entonces, originó
durante toda la Antigüedad un intenso comercio a largas distancias con las zonas
donde existían yacimientos de estaño.
Características:
Es un metal plateado, maleable, que se oxida fácilmente a temperatura ambiente,
cambiando de color a un gris más opaco y es resistente a la corrosión.
Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales
protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas es que
bajo determinadas condiciones sufre la peste del estaño. Al doblar una barra de
este metal se produce un sonido característico llamado “grito del estaño”,
producido por la fricción de los cristales que la componen.
Por debajo de los -18°C empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo
gris; a este proceso se lo conoce como peste del estaño. El estaño puro tiene dos
variantes alotrópicas: el estaño gris, polvo no metálico, semiconductor, de
estructura cúbica y estable a temperaturas inferiores a 13,2 °C, que es muy frágil y
tiene un peso específico más bajo que el blanco. El estaño blanco, el normal,
metálico, conductor eléctrico, de estructura tetragonal y estable a temperaturas por
encima de 13,2 °C.
Usos:
 Se usa como protector del cobre, del hierro y de diversos metales usados
en la fabricación de latas de conserva.
 También se usa para disminuir la fragilidad del vidrio.
 Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentífricos y
pigmentos.
 Se usa para realizar bronce, aleación de estaño y cobre.
 Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo.

 Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de
los órganos musicales.
 Tiene utilidad en etiquetas.
 Recubrimiento de acero.
 Se usa como material de aporte en soldadura blanda con caútil, bien puro o
aleado. La directiva RoHS prohíbe el uso de plomo en la soldadura de
determinados aparatos eléctricos y electrónicos.
 El estaño también se utiliza en la industria de la cerámica para la
fabricación de los esmaltes cerámicos.
 Es usado también en el sobretaponado de botellas de vino, en forma de
cápsula. Su uso se extendió tras la prohibición del uso del plomo en la
industria alimentaria. España es uno de los mayores fabricantes de
cápsulas de estaño.
Obtención:
El estaño se obtiene del mineral casiterita en donde se presenta
como óxido (óxido de estaño (IV) o dióxido de estaño). Dicho mineral se muele y
se enriquece en dióxido de estaño por flotación, después se tuesta y se calienta
con coque en un horno de reverbero con lo cual se obtiene el metal.
Aleaciones:
Las aleaciones con base de estaño, también conocidas como metales blancos,
generalmente contienen cobre, antimonio y plomo. Estas aleaciones tienen
diferentes propiedades mecánicas, dependiendo de su composición.
Algunas aleaciones de estaño, cobre y antimonio son utilizadas como materiales
antifricción en cojinetes, por su baja resistencia de cizalladura y su
reducida adherencia.
Las aleaciones estaño y plomo se comercializan en varias composiciones y puntos
de fusión, siendo la aleación eutéctica aquella que tiene un 61,9 % de estaño y un
38,1 % de plomo, con un punto de fusión de 183 °C.
El resto de aleaciones estaño-plomo funden en un rango de temperaturas en el
cual hay un equilibrio entre la fase sólida y la fase líquida durante los procesos
de fusión y de solidificación, dando lugar a la segregación de la fase sólida durante
la solidificación y, por tanto, a estructuras cristalinas diferentes.
La aleación eutéctica, que necesita menor temperatura para llegar a la fase líquida
es muy utilizada en la soldadura blanda de componentes electrónicos para
disminuir las probabilidades de daño por sobrecalentamiento de dichos
componentes.
Algunas aleaciones basadas en estaño y plomo tienen además pequeñas
proporciones de antimonio (del orden del 2,5 %).

El principal problema de las aleaciones con plomo es el impacto
ambiental potencial de sus residuos, por lo que están en desarrollo aleaciones
libres de plomo, como las aleaciones de estaño-plata-cobre o algunas aleaciones
estaño-cobre.
El peltre es una aleación de estaño, plomo y antimonio utilizada para utensilios
decorativos. El estaño también es utilizado en aleaciones de prótesis dentales,
aleaciones de bronce y aleaciones de titanio y circonio.
Información general
Nombre, símbolo,
número
Estaño, Sn, 50
Serie química Metales del bloque p
Grupo, período,
bloque
14, 5, p
Masa atómica 118,710 u
Configuración
electrónica
[Kr]4d10 5s2 5p2
Dureza Mohs 1,5
Electrones por nivel 2, 8, 18, 18, 4
Propiedades atómicas
Radio medio 145 pm
Electronegatividad 1,96 (Pauling)
Radio
atómico (calc)
145 pm (Radio
de Bohr)
Radio covalente 180 pm
Radio de van der
Waals
217 pm
Estado(s) de
oxidación
4,2
Óxido Anfótero
1.ª Energía de
ionización
708,6 kJ/mol
2.ª Energía de
ionización
1411,8 kJ/mol
3.ª Energía de
ionización
2943,0 kJ/mol
4.ª Energía de
ionización
3930,3 kJ/mol
5.ª Energía de
ionización
7456 kJ/mol

Isotopos más estables:
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 7365 kg/m3
Punto de fusión 505,08 K (232 °C)
Punto de
ebullición
2875 K (2602 °C)
Entalpía de
vaporización
295,8 kJ/mol
Entalpía de fusión 7,029 kJ/mol
Presión de vapor 5,78·10-21 Pa a 505 K
Varios
Estructura
cristalina
Tetragonal
N° CAS 7440-31-5
N° EINECS 231-141-8
Calor específico 228 J/(K·kg)
Conductividad
eléctrica
9,17·106 S/m
Conductividad
térmica
66,6 W/(K·m)
Velocidad del
sonido
2500 m/s a
293,15 K(20 °C)
iso AN Periodo MD
Ed
PD
MeV
112Sn 0,97 % Estable con 62 neutrones
126Sn Sintético ~1 × 105años β- 0,380 126Sb

Plomo
Historia:
El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo
es Pb (del latín plumbum) y su número atómico es 82 según la tabla actual, ya que
no formaba parte en la tabla periódica de Mendeléyev.
Este químico no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran
elasticidad molecular. Cabe destacar que la elasticidad de este elemento depende
de la temperatura ambiente, la cual distiende sus átomos, o los extiende.
El plomo es un metal pesado de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a
16 °C, de color plateado con tono azulado, que se empaña para adquirir un
color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad.
Su fusión se produce a 327,4 °C y hierve a 1725 °C. Las valencias químicas
normales son 2 y 4. Es relativamente resistente al ataque del ácido sulfúrico y
del ácido clorhídrico, aunque se disuelve con lentitud en ácido nítrico y ante la
presencia de bases nitrogenadas.
El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales
metálicas del ácido plúmbico. Tiene la capacidad de formar muchas
sales, óxidos y compuestos organometálicos.
Característica:
Los compuestos de plomo más utilizados en la industria son los óxidos de plomo,
el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo.
El plomo forma aleaciones con muchos metales, y, en general, se emplea en esta
forma en la mayor parte de sus aplicaciones. Es un metal pesado y tóxico, y la
intoxicación por plomo se denomina como saturnismo o plumbosis.

Usos:
 En la historia
El plomo es uno de los metales más conocidos desde la antigüedad y el hombre lo
empleó tanto por lo mucho que abunda como por su facilidad de fundirse.
Suponen que Midácritas fue el primero que lo llevó a Grecia. Plinio el Viejo dice
que en la antigüedad se escribía en láminas u hojas de plomo y algunos autores
aseguran haber hallado muchos volúmenes de plomo en los cementerios romanos
y en las catacumbas de los mártires. El uso de escribir en láminas de plomo es
antiquísimo y Pausanias menciona unos libros de Hesíodo escritos sobre hojas de
dicho metal. Se han encontrado en York (Inglaterra) láminas de plomo en que
estaba grabada una inscripción del tiempo de Domiciano.
En el Imperio romano las cañerías y las bañeras se recubrían con plomo o
con cobre.
En la Edad Media se empleaban grandes planchas de plomo para las techumbres
y para revestir la armazón de madera de las flechas o torres. También se fundían
en plomo muchos medallones, mascarones de fuentes, etc. Y había también
fuentes bautismales de plomo. En 1754 se halló en
la Alcazaba o Albaicín de Granada una lámina de plomo de 30 pulgadas (76,2 cm)
de largo y 4 (10,16 cm)de ancho con tres dobleces y entre ellos, una cruz y en 17
del mismo mes y año un libro de hojas de plomo escritas. Los caracteres de estos
descubrimientos persuadieron de que eran de una fecha anterior al siglo VIII.
 En la actualidad
Su utilización como cubierta para cables, ya sea la de teléfono, de televisión,
de internet o de electricidad, sigue siendo una forma de empleo adecuada.
La ductilidad única del plomo lo hace muy apropiado para esta aplicación, porque
puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductos internos.
El uso del plomo en pigmentos sintéticos o artificiales ha sido muy importante,
pero está decreciendo en volumen. Los pigmentos que se utilizan con más
frecuencia e intervienen en este elemento son:
1. El blanco de plomo (conocido también como albayalde) 2PbCO3.Pb(OH)2
2. Sulfato básico de plomo
3. El tetróxido de plomo también conocido como minio.
4. Cromatos de plomo.
5. El silicatoeno de plomo (más conocido en la industria de los aceros
blandos)

Se utilizan una gran variedad de compuestos de plomo, como los silicatos,
los carbonatos y sales de ácidos orgánicos, como estabilizadores contra el calor y
la luz para los plásticos de cloruro de polivinilo. Se usan silicatos de plomo para la
fabricación de frituras (esmaltes) de vidrio y de cerámica, las que resultan útiles
para introducir plomo en los acabados del vidrio y de la cerámica. La azida de
plomo, Pb(N3)2, es el detonador estándar para los explosivos plásticos como el C-
4 u otros tipos de explosivos H.E. (High Explosive).
Los arseniatos de plomo se emplean en grandes cantidades
como insecticidas para la protección de los cultivos y para
ahuyentar insectos molestos como cucarachas, mosquitos y otros animales que
posean un exoesqueleto. El litargirio (óxido de plomo) se emplea mucho para
mejorar las propiedades magnéticas de los imanes de cerámica de ferrita de bario.
Asimismo, una mezcla calcinada de zirconato de plomo y de titanato de plomo,
conocida como PETE, está ampliando su mercado como un material
piezoeléctrico.
Información general
Nombre, símbolo,
número
Plomo, Pb, 82
Serie química Metales del bloque p
Grupo, período, bloque 14, 6, p
Masa atómica 207,2 u
Configuración
electrónica
[Xe]4f14 5d10 6s2 6p2
Dureza Mohs 1,5
Electrones por nivel 2, 8, 18, 32, 18, 4
Propiedades atómicas
Radio medio 180 pm
Electronegatividad 2,33 (Pauling)
Radio
atómico (calc)
154 pm (Radio
de Bohr)
Radio covalente 147 pm
Radio de van der
Waals
202 pm
Estado(s) de
oxidación
4, 2 (anfótero)
1.ª Energía de
ionización
715,6 kJ/mol
2.ª Energía de
ionización
1450,5 kJ/mol
3.ª Energía de
ionización
3081,5 kJ/mol
4.ª Energía de
ionización
4083 kJ/mol
5.ª Energía de
ionización
6640 kJ/mol

Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 11340 kg/m3
Punto de fusión 600,61 K (327 °C)
Punto de ebullición 2022 K (1749 °C)
Entalpía de
vaporización
177,7 kJ/mol
Entalpía de fusión 4,799 kJ/mol
Presión de vapor
4,21 × 10-7 Pa a
600 K
Temperatura crítica 7,196 K (-266 °C)
Módulo de
compresibilidad
46 GPa
Isotopos más estables:
iso AN Periodo MD
Ed
PD
MeV
204Pb 1,4 % >1.4×1017años α 2,186 200Hg
205Pb Sintético 1.53×107años ε 0,051 205Tl
206Pb 24,1 % Estable con 124 neutrones
210Pb trazas 22,3 años
α
β
3,792
0,064
206Hg
210Bi
Varios
Estructura
cristalina
Cúbica centrada en
las caras
N° CAS 7439-92-1
Calor específico 129 J/(K·kg)
Conductividad
eléctrica
4,81 × 106 S/m
Conductividad
térmica
35,3 W/(K·m)
Módulo elástico 16 GPa
Módulo de
cizalladura
5.6 GPa
Coeficiente de
Poisson
0.44
Velocidad del
sonido
1260 m/s a
293,15 K(20 °C)

Elementos de transición interna:
Usos en la industria y la tecnología
En la tabla periódica de los elementos, dos grupos, llamados lantánidos y
actínidos, constituyen los metales de transición interna. Los lantánidos, a veces
conocidos como tierras raras, incluyen cerio, neodimio y gadolinio. Los metales
pesados, como el uranio y el plutonio, representan los actínidos. Las propiedades
magnéticas, electrónicas y radiológicas de los metales de transición interna los
hacen útiles para energía nuclear y dispositivos de alta tecnología.
A continuación podemos describir algunos usos que tienen dichos elementos en la
industria y en la tecnología actual.
Imanes
Los metales de tierras raras samario y neodimio, cuando está en aleación con
otros metales, hacen poderosos imanes permanentes o imanes que producen sus
propios campos magnéticos. En 2011, el NIB aleación o neodimio, hierro y boro,
tuvieron el récord actual para el imán permanente más potente. Aunque los
imanes hechos con aleación de samario-cobalto no son tan fuertes como el tipo
NIB, mantienen mejor su resistencia a temperaturas de más de 200 grados
Celsius.
Fósforo
Los diodos emisores de luz (LED), monitores de rayos catódicos-tubo (CRT) y
otras tecnologías que producen luz utilizan fósforos que contienen compuestos de
metales de transición interna. Estimulados por una corriente eléctrica, los fósforos
emiten un brillo constante. Diferentes fósforos brillan en los colores primarios rojo,
verde y azul necesarios para producir imágenes reales en una pantalla. Las tierras
raras, como el terbio, europio e itrio, hacen posibles los fósforos de colores.

Energía nuclear
El combustible de uranio y plutonio nuclear son metales de transición interna del
grupo de actínidos. Aunque no todos los materiales radiactivos son actínidos,
todos los actínidos son radiactivos. Estos elementos pesados ocupan los últimos
15 lugares de la tabla periódica. El uranio y el plutonio tienen núcleos inestables
en sus átomos. A medida que se someten a la desintegración radiactiva, se
calientan. Las centrales nucleares utilizan el calor para hervir el agua y manejan
turbinas de vapor para generar electricidad.
Medicina
Los hospitales utilizan gadolinio, un metal de tierra rara, para ciertos tipos de
procesos de formación de imágenes de resonancia magnética (MRI). Actúa como
un agente de contraste, por lo que los órganos y tejidos se destacan mejor en
imágenes por resonancia magnética. En los sistemas de rayos X, fósforos de
gadolinio permiten la detección electrónica de rayos X como un reemplazo para la
película fotográfica tradicional.

Quinto estado de la materia – Condensado de Bose-
Einstein
Conocimientosprevios:
Cero absoluto. - El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible. A
esta temperatura el nivel de energía interna del sistema es el más bajo posible,
por lo que las partículas, según la mecánica clásica, carecen de movimiento; no
obstante, según la mecánica cuántica, el cero absoluto debe tener una energía
residual, llamada energía de punto cero, para poder así cumplir el principio de
indeterminación de Heisenberg. El cero absoluto sirve de punto de partida tanto
para la escala de Kelvin como para la escala de Rankine.
La estadística de Bose-Einstein. - Es un tipo de mecánica estadística aplicable a
la determinación de las propiedades estadísticas de conjuntos grandes de
partículas indistinguibles capaces de coexistir en el mismo estado cuántico
(bosones) en equilibrio térmico. A bajas temperaturas los bosones tienden a tener
un comportamiento cuántico similar que puede llegar a ser idéntico a temperaturas
cercanas al cero absoluto en un estado de la materia conocido como condensado
de Bose-Einstein y producido por primera vez en laboratorio en el año 1995. El
condensador Bose-Einstein funciona a temperaturas cercanas al cero absoluto, -
273,15 °C (0 kelvin).
Definición del Condensado de Bose-Einstein
En el estado condensado de Bose-Einstein o cubo de hielo cuántico se alcanzan
temperaturas en las cuales las moléculas se detienen prácticamente
subatómicamente, (temperatura cerca de la cero absoluto). Únicamente en el
quinto estado de la materia la organización alcanza el punto extremo. En él, todas
las partículas se mueven con coordinación, en la misma dirección y velocidad
idéntica. Ante el quinto estado de la materia.
En la década de 1920, Satyendra Nath Bose y Albert Einstein publican
conjuntamente un artículo científico acerca de los fotones de luz y sus
propiedades. Bose describe ciertas reglas para determinar si dos fotones deberían
considerarse idénticos o diferentes. Esta se llama la estadística de Bose (o a
veces la estadística de Bose-Einstein). Einstein aplica estas reglas a los átomos
preguntándose cómo se comportarían los átomos de un gas si se les aplicasen
estas reglas. Así descubre los efectos que vienen del hecho de que a muy bajas
temperaturas la mayoría de los átomos están al mismo estado cuántico, que sería
el menos energético posible.

Eric Cornell y Carl Wieman lograron en 1995 por primera vez, enfriar átomos al
más bajo nivel de energía, menos de una millonésima de Kelvin por encima del
cero absoluto, una temperatura muy inferior a la mínima temperatura encontrada
en el espacio exterior. Utilizaron el método de enfriamiento por láser, haciendo que
la luz rebote en los átomos con más energía que su impacto sobre los mismos.
Cuando los fotones rebotan en el átomo, el electrón en el átomo que absorbe el
fotón salta a un nivel superior de energía y rápidamente salta de regreso a su nivel
original, expulsando el fotón de nuevo, logrando el descenso de su temperatura.
Para que ello suceda se necesita el color (o frecuencia) exacta de láser para la
clase de átomo a enfriar. Finalmente, la sustancia se enfría aún más con la
evaporación magnética de los átomos con más energía. Consiste en dejar escapar
del confinamiento magnético a los átomos más energéticos, que al hacerlo se
llevan consigo más energía de la que le corresponde, logrando así dejar dentro los
de más baja temperatura.
Ahora los investigadores creen que con el Bose-Einstein condensado será posible
construir un láser de materia. Las ondas de la materia que fluye con la misma
energía y la misma forma constituyen una herramienta valiosa para el estudio de
las partículas atómicas; pero su estudio es difícil debido a las bajas temperaturas
necesarias para mantenerlo.

Estado Condensado Fermiónico
El condensado fermiónico es un estado de agregación de la materia en el que la
materia adquiere súper fluidez donde tiene forma de nube con átomos de potasio
congelados. El condensado fermiónico tiende a comportarse como una onda y no
como partícula ya que es muy poco el tiempo que se mantiene estable.
Se produce a temperaturas muy bajas, cercanas al cero absoluto. Fue creado en
un laboratorio de la Universidad de Colorado por primera vez en 1999; el primer
condensado de Fermi formado por átomos fue creado en 2003. Para crearlo, los
científicos enfriaron gas de potasio hasta una millonésima de grado por encima del
cero absoluto, que es la temperatura en la que la materia para de moverse.
La diferencia de esta nueva clase de materia con los condensados Bosse Einstein
radica en que la primera está formada por fermiones y la segunda, por bosones.
Los bosones son átomos cuyos electrones, protones y neutrones se encuentran
en pares y estan unidos mientras que los fermiones los poseen en número impar y
no se pueden juntarse en el mismo estado cuantico
El campo hace que los átomos solitarios se emparejen y su unión pueda ser
controlada ajustando el campo magnético.
Cada par puede unirse a otro par, y al seguir la cadena, formar el condensado
fermiónico. Este gas súper congelado es considerado como el paso inmediato
anterior para lograr un superconductor (que permitiría conducir electricidad sin
perder parte de la energía, como sucede con los conductores tradicionales).
En un superconductor, los pares de electrones (los electrones son fermiones)
pueden fluir con resistencia cero. Existe un enorme interés comercial en los
superconductores porque podrían ser utilizados para producir electricidad en
forma más barata y más limpia, y para crear maravillas de alta tecnología como

trenes levitantes y computadoras ultra-rápidas. Desdichadamente, los
superconductores son difíciles de manejar y de estudiar.
Con los superconductores basados en esta nueva materia, será posible fabricar
trenes levitados magnéticamente, computadoras ultra-rápidas y el abaratamiento
de la electricidad.

Grafeno el material del futuro
Es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante,
económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido.
Hablamos del grafeno, el material que tiene fascinados a científicos y a la industria
debido a sus fantásticas propiedades.
Aunque fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando
sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim (Sochi, 1958) y
Konstantin Novoselov (Nizhny Tagil, 1974) recibieron el Premio Nobel de Física.
Como ya apuntó entonces Andre Geim, las aplicaciones potenciales del grafeno
son tantas que ni siquiera eran capaces de enumerarlas.
Enfasededesarrollo
Todos hablan de este material aunque pocos lo han visto. Y es que, pese a sus
prometedoras aplicaciones, todavía se encuentra en fase de desarrollo. El grafeno
es una lámina extremadamente delgada compuesta de carbono (sólo tiene un
átomo de grosor). El grafito del que se obtiene es el mismo que se extrae de las
minas de carbón y se usa para fabricar lápices, frenos de coches o aceros, por lo
que se trata de una materia prima muy abundante en la naturaleza. Para
conseguir grafeno se puede partir del grafito natural (las minas españolas son
ricas en este mineral) o del grafito sintético.
El principal obstáculo en la actualidad es que aún no es posible fabricar grafeno a
gran escala, según explica Jesús de la Fuente, director de la empresa
española Graphenea Nanomaterials, una de las pocas compañías que de
momento, producen este material. Avanzare yGranphNanotech son otras dos
empresas españolas que trabajan con él.
Existen varias formas de producir grafeno. La cinta adhesiva (exfoliación
mecánica) fue el método que utilizó Geim para aislarlo por primera vez ypuede
servir para algunos experimentos, pero no es válido para la industria. Básicamente
se comercializa de dos maneras: en formato lámina y en polvo.

Grafenoenlámina
Graphenea, con base en San Sebastián, es una de las tres principales
productoras de grafeno en lámina a nivel mundial (sus dos principales
competidores son estadounidenses): "Es el grafeno de alta pureza y el que reúne
las mejores propiedades. Se emplea para fabricar electrodos de baterías,
pantallas táctiles, células solares, electrónica digital y analógica de alta frecuencia
o composites avanzados para aeronáutica", explica De la Fuente en conversación
telefónica.
Para producirlo no se utiliza grafito, sino gas metano, que se transforma mediante
una tecnología denominada deposición química en fase vapor (Chemical Vapor
Deposition, CVD): "Es una de las grandes ventajas, pues no dependemos de
ningún producto mineral", señala.
Grafenoenpolvo
El grafeno en polvo se utiliza en aplicaciones que requieren un material más
barato, como composite para construcción. Lo más frecuente es mezclarlo con
otros materiales. "El proceso de producción de grafeno en formato polvo parte del
grafito como materia prima y básicamente consiste en realizar una oxidación
violenta y un proceso de ultrasonificación para separar las pequeñas láminas de
grafeno que componen el grafito", explica Jesús de la Fuente.
Sus propiedades no son tan buenas como el grafeno en lámina y conduce peor la
electricidad. La demanda de este producto, cuyo precio depende de su pureza,
sigue siendo pequeña. El de baja calidad cuesta menos de 10 euros el gramo
mientras que el de alta calidad ronda los 100 euros.

Grafenoartificial
Pese a sus extraordinarias cualidades, el grafeno no es perfecto. Sí parece una
base muy adecuada para desarrollar nuevos materiales inspirados en él y que
incorporen nuevas ventajas. Es decir, algo así como un grafeno perfeccionado.
Uno de los últimos desarrollos en esta línea es el llamado grafeno artificial, una
investigación publicada recientemente en la revista 'Nature' y en la que participa el
español Paco Guinea, uno de los mayores expertos mundiales en este material.
Junto a colegas estadounidenses de la Universidad de Stanford (California), el
también investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid ha
conseguido fabricar un material que, según explica a este diario, "permite
manipular las propiedades más exóticas del grafeno con gran precisión". El
denominado grafeno artificial es un primer paso para sintetizar a gran escala
materiales con propiedades cualitativamente similares al que encontramos en la
naturaleza. "Se pueden estudiar propiedades que aún no se han observado en el
grafeno real por no tener la pureza necesaria", señala a través de un correo
electrónico.

BIBLIOGRAFIA
http://ciencia.me/aoVzW
https://www.youtube.com/watch?v=0K_3Q8OWHPI
https://www.youtube.com/watch?v=U7U1HxSxAYc
https://es.wikipedia.org/wiki/Condensado_de_Bose-
Einstein#Obtenci.C3.B3n_en_laboratorio
http://www.agro20.com/profiles/blogs/ya-conocen-al-sexto-estado-de
https://es.wikipedia.org/wiki/Condensado_fermi%C3%B3nico.
http://ciencia.redguia.com/2011/condensado-fermionico-estado-de-la-materia/

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