Bolilla 5 programa Biofisica

1. ESTADO SÓLIDO
🠶UNIDAD V
BIOFISICA

2. INTRODUCCIÓN
En el organismo animal podemos encontrar los tres estados
de agregación de la materia: gaseoso, en el aire que fluye por
los alvéolos pulmonares; líquido, en la sangre que circula por
los vasos sanguíneos; o sólido, presente en los huesos y
músculos que constituyen el sistema músculo esquelético que
da sostén, estabilidad y movimiento a los animales.
En esta parte nos enfocaremos en el estado sólido, el cual se
distingue de los otros dos estados por presentar forma y
volumen definido.

3. ESTADO SÓLIDO
🠶Es otro estado de la materia
donde sus partículas tiene
un movimiento vibratorio en
un espacio muy reducido
donde las fuerzas de
cohesión son mayores que
las fuerzas de repulsión
entre ellos.

4. Características de los sólidos
🠶Estructura interna cristalina.
🠶Las partículas pueden ser:
🠶Átomos :unidos por enlace
covalente
🠶Moléculas :unidos por fuerzas
de Van der Waals
🠶Iones :metales y
compuestos iónicos

5. Sólidos cristalinos
🠶Sólidos cristalinos:
estructura interna
en su
poseen un
ordenamiento regular de sus
partículas en el espacio
tridimensional, entre sus
propiedades tenemos:
🠶Poseen punto de fusión
definidos.
CUARZO (SiO2)

6. Clasificación de los sólidos cristalinos
🠶Cristales iónicos:
🠶Están compuestas por enlaces
iónicos.
🠶Algunos ejemplos: NaCl, CsCl, ZnS,
CaF2.
🠶Entre sus propiedades poseen alto
punto de fusión, ebullición y
evaporación.
duros pero
en líquidos
🠶Los cristales son
frágiles.
🠶Son solubles
polares.
NaCl

7. Cristales iónicos
CsCl ZnS CaF2

8. Cristales covalentes
Diamante Grafito

9. Clasificación de los sólidos cristalinos
🠶Cristales covalentes:
🠶Están compuestas por enlaces
covalentes en un espacio
tridimensional .
🠶Algunos ejemplos: diamante,
grafito, SiO2, entre otros
🠶Entre sus propiedades poseen
alto punto de fusión,
ebullición.
🠶Son malos conductores de la
electricidad.
SiO2

10. Clasificación de los sólidos cristalinos
🠶Cristales moleculares:
🠶Están compuestas por fuerzas
enlaces hidrógeno.
🠶Algunos ejemplos: I2,
H2O(hielo).
🠶Entre sus
funden por
propiedades
debajo de
de Van der Waals y/o
P4, S8,
se
los
100ºC.
🠶Punto de ebullición bajos.
🠶Solubles en líquidos parecidos
en la estructura química.
H2O(hielo)

11. Propiedades generales
🠶Incomprensibles
🠶Forma y volumen definido
🠶Alta densidad
🠶Presentan vibraciones
alrededor de posiciones
fijas

12. Propiedades mecánicas
Dureza
Representa la resistencia que ofrece la superficie de los materiales a ser rayados. Es una propiedad física que se
encuentra directamente relacionada a la fuerza de unión de las moléculas que componen el material en cuestión.
Tenacidad
Es la capacidad que tienen los materiales para absorber simultáneamente esfuerzos y deformaciones de
consideración sin llegar a la ruptura. La tenacidad está asociada a la resistencia, a la energía que los materiales son
capaces de absorber sin romperse.
Ductilidad
Es una propiedad de algunos materiales que son capaces de admitir importantes deformaciones de tipo plástica y
sostenida, sin llegar a romperse. Una característica típica de estos materiales es que ante la acción de una fuerza de
tensión longitudinal pueden extenderse formando fibras o hilos.
Plasticidad
Una deformación plástica es aquella que no desaparece una vez que la fuerza deformante deja de actuar, es decir, es
irreversible. La fuerza deformante supera el límite de elasticidad del material produciendo una deformación
permanente.

13. Aplicación de los cristales
🠶Biología molecular y
bioquímica:
Su estudio permite ver el
campo de la acción del estado
sólido en los seres vivos.
Su estudio mas resaltante viene
a ser el estudio de los cristales
en el sistema óseo(huesos).

14. Los Huesos
🠶Parte orgánica:
Lo compone esencialmente
el colágeno I, este cubre al
elasticidad para que
hueso y brinda una
este
no se quiebre.

16. Los Huesos
🠶Parte inorgánica:
Lo
esencialmente
compone
la
hidroxiapatita, este
conforma al sistema óseo
en un 86% y en los dientes
el 93% siendo la parte
mas dura del ser vivo el
diente.

17. Sólido no cristalino
¿Qué es un material no cristalino o amorfo?
Un material amorfo es un sólido cuyas moléculas no están
dispuestas en una red cristalina, sino en una distribución
cualquiera, sin seguir ninguna estructura. Básicamente, las
moléculas están distribuidas de forma igual de aleatoria
que en la fase líquida, pero son inmóviles.
Características de los sólidos amorfos:
Según Chang (2017):
Las moléculas están distribuidas al azar.
Carecen de un ordenamiento al interior de sus moléculas.
No tienen una temperatura de fusión definida.
Cuando se aplica una carga a un material amorfo en un intervalo racionado de tiempo, la
sustancia desarrollará una deformación pseudo-permanente.

18. Elasticidad en sólidos
Imaginemos un resorte sostenido de un extremo sobre el cual colgamos una pesa del otro extremo.
Observaremos que el resorte se alarga. Lo que está sucediendo es que sobre el resorte está
actuando una fuerza deformante, la pesa. Cuantas más pesas colguemos, más se alargará.
Finalmente, si al quitar las pesas el resorte recupera su longitud inicial diremos que su
comportamiento es elástico. Así, se define como cuerpo elástico aquél que tiene la capacidad de
alterar su forma original al actuar sobre él una fuerza deformante, recuperando posteriormente su
forma inicial cuando la fuerza deformante deja de actuar (Fig. 6.8).

19. Cabe destacar que, si aplicamos una fuerza deformante a un material elástico más allá de cierto
límite, no recuperará su forma original, permaneciendo deformado.
Es por ello que se han establecido dos límites:
Límite elástico: distancia a partir de la cual se producirá una deformación permanente en el
cuerpo deformado.
Módulo de ruptura: distancia a partir de la cual se producirá la ruptura del cuerpo deformado.
De esta forma, todo cuerpo sobre el que actúe una fuerza deformante sin sobrepasar el límite
elástico tendrá un comportamiento elástico, mientras que aquel que sobrepase el límite elástico sin
llegar al módulo de ruptura tendrá un comportamiento plástico (Fig. 6.9).

22. Como dijimos anteriormente, los músculos son el ejemplo típico de materiales sólidos
elásticos muy deformables. Gracias a la deformación que experimentan y a la fuerza que
ejercen sobre los huesos al contraerse, permiten entre otras cosas el movimiento y
desplazamiento de los seres vivos.
El tejido muscular puede ser de dos tipos: muscular estriado y muscular liso. En el primero
encontramos, a su vez, el muscular estriado esquelético y el cardíaco.

23. Elasticidad vascular