Capítulo 5: Pensamiento de sistemas
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Recapitulemos dónde estamos con los átomos, al menos desde una perspectiva química:
- Los átomos interactúan electrostáticamente entre sí de diversas maneras, desde interacciones transitorias que resultan en atracciones débiles (fáciles de superar) hasta interacciones fuertes (vinculantes) que son mucho más difíciles de romper.
- Cuando los átomos interactúan forman sistemas más estables, donde las interacciones atractivas y repulsivas son iguales. La energía potencial del sistema disminuye pero la energía total del sistema permanece constante. La energía total de los átomos que interactúan (el sistema) puede disminuir si se transfiere al entorno, generalmente por colisiones con otras moléculas o átomos pero también es posible la emisión de un fotón.
- Ya sean débiles o fuertes, todo tipo de interacciones requieren energía para superarlas. Normalmente esta energía se deriva de colisiones con moléculas circundantes, aunque la absorción de un fotón también puede superar las interacciones.
- Las formas en que interactúan los átomos dependen de las disposiciones de los electrones dentro de ellos. Los diferentes tipos de átomos tienen diferentes arreglos “internos” de electrones.
- Cuando los átomos se unen para formar nuevos materiales (compuestos), las propiedades de esos compuestos son emergentes, es decir, son bastante diferentes de las propiedades de los átomos componentes aislados.
- Las propiedades macroscópicas de los materiales dependen de los tipos de enlaces presentes y su organización espacial, lo que influye en la forma molecular, la distribución de cargas dentro de la molécula y las interacciones intermoleculares.
- Algunos materiales son continuos (diamante, metales, compuestos iónicos), mientras que otros están compuestos por unidades moleculares discretas (agua, metano, lípidos, proteínas).
- Si conoces la temperatura a la que ocurren los cambios de fase en un material (sólido a líquido, líquido a gas, etc.), puedes hacer predicciones sobre cuánta energía se requiere para superar las interacciones entre las partículas que componen el material.
Ahora estamos listos para juntar todas estas ideas y hacer conexiones entre los niveles macroscópicos y moleculares. Comprender estas conexiones nos permite predecir cómo y cuándo ocurrirán los cambios químicos, que es el corazón de la química.
Miniaturas: Llamas de carbón. (CC BY-SA 3.0; Oscar vía Wikipedia)