INTRODUCCINEl presente trabajo se realizara basado en una profunda investigacin en el campo de FSICA para as compartir los conocimientos alcanzados por este. Partiendo desde las clases de interacciones.Una interaccin es, entonces, la accin mutua que suele ocurrir entre dos o ms sistemas o cuerpos, la cual no depende del contacto fsico entre ellos pero s de la distancia que los separa.Las Interacciones se clasifican en gravitatorias como es el caso de la accin mutua entre los planetas, la cual es causante del peso de los objetos; nucleares ,y las electromagnticas como en el ejemplo de la brjula, que siempre la aguja apuntar al norte, dado que la tierra es un gran imn.Ahora bien, en nuestra realidad circundante existen interacciones que nos permiten observar como los cuerpos o sistemas se mueven, se detienen o se mantienen quietos, se juntan o se separan, se atraen o se repelen.Podemos observar cual importante es el saber todo lo referente a las interacciones o las fuerzas fundamentales. Queriendo compartir con ustedes esta investigacin presentamos a continuacin el siguiente trabajo.Cuyo objetivo es: LAS INTERACCIONES

LAS INTERACCIONESSe les llama interacciones a los cuerpos que entre s ejercen acciones mutuas o influencias.

CLASIFICACIN DE LAS INTERACCIONES

Responsables de todos los fenmenos fsicos son esencialmente cuatro:1. la gravitatorias1. el electromagnticas1. la interaccin nuclear fuerte1. la interaccin nuclear dbil

INTERACCINES GRAVITATORIASSu origen se encuentra en la propiedad de la materia llamada masa y su magnitud es extremadamente pequea comparada con la electromagntica. Esta es la ms dbil de las cuatro interacciones; sin embargo, la podemos apreciar cotidianamente debido a que en nuestro entorno existen cuerpos con masas muy grandes. Su rango de alcance es extremadamente grande, aunque disminuye rpidamente con la distancia. Por ejemplo la formacin del sistema solar y la vida en el planeta Tierra, dependen en gran medida de la interaccin gravitatoria. Fenmenos como la cada de una manzana, el movimiento de un satlite alrededor de una planeta y el movimiento relativo entre las galaxias, estn determinados por la interaccin gravitatoria..No hace falta una presentacin muy extensa para esta ltima fuerza. La sentimos a cada instante al estar pegados a la Tierra. A pesar de lo que pueda parecer, es extremadamente dbil. Su intensidad es aproximadamente, dicho en nmeros redondos, 1000000000000000000000000000000 de veces menor que la interaccin nuclear dbil.

La gravedad nos pega a nuestro planeta

No obstante, en presencia de grandes acumulaciones de partculas, es decir, de cuerpos de gran masa, puede tener un efecto enorme, llegando a colapsar estrellas bajo la fuerza gravitatoria interna de su propia masa, dando lugar a los famososagujeros negrosy a las no tan famosasestrellas de neutrones.Esta fuerza no tiene lmite en su alcance, aunque su influencia se reduce segn aumenta la distancia, como ya formulIsaac Newtoncon suLey de la Gravedad, una Ley que posteriormente fue mejorada por Einstein. Las ecuaciones de Newton no eran otra cosa que un caso particular de otras ms generales. Ese caso particular es el de nuestra vida cotidiana, pero a escala mayor rige laTeora General de la Relatividad.Esto es el mayor reto para la fsica actual, puesto que las otras tres fuerzas se explican mediante la llamadaTeora Cuntica, y hay graves dificultades para unificar ambas teoras y conseguir una nica que explique todo, los intentos para relacionar el bosn de la gravedad, el llamadogravitn, con los dems bosones no fructifican.De estas dos teoras y de los intentos para hallar laTeora Final, hablaremos en prximos meses.

LAS INTERACCIONES ELECTROMAGNTICAS

Es menos poderosa que la interaccin fuerte y tiene su origen en la carga elctrica. Debido a que los tomos estn formados por cargas elctricas y a que la materia esta constituida por tomos; el estudio de la materia, la radiacin y sus interacciones, se hace utilizando la interaccin electromagntica. Con base en esta interaccin se pueden explicar la mayora de las propiedades de la materia; sus fases slida, lquida, gaseosa y plasmtica, as como su textura, su color, su trasparencia, opacidad y dureza. La formacin de molculas involucran fuerzas electromagnticas, por lo que las propiedades qumicas de la materia tienen su origen en esta interaccin. Muchas ramas de la ciencia son resultado directo del estudio de las propiedades electromagnticas de la materia.Esta fuerza se puede contemplar como campos electromagnticos o como intercambio defotones, y es unas 100 veces ms dbil que la fuerte. Es bastante ms cotidiana que la anterior, puesto que todos hemos visto un imn en accin. Cuenta con la particularidad de que puede ser de dos tipos: positiva y negativa, de forma que cuando dos partculas cuentan con distinta carga se atraen y cuando coincide se repelen.

El principio de la brjula responde al electromagnetismo

As, los tomos son posibles porque los protones de carga positiva y los electrones de carga negativa se atraen para formar los elementos qumicos, con la inestimable ayuda, en lo que a los ncleos se refiere, de la fuerza nuclear fuerte anteriormente descrita.A nivel an ms pequeo tenemos una vez los quarks, los cuales tienen carga electromagntica fraccionaria, con respecto a la unidad que sera la del protn y la del electrn, 1 y -1 respectivamente. El protn est compuesto por dos quarks con carga 2/3 y un quark con carga -1/3, sumando 1, mientras que el neutrn contiene dos quarks con carga -1/3 y uno con carga 2/3, sumando 0.A nivel ms grande, la interaccin electromagntica no es de alcance restringido como la fuerte, y es la responsable de fenmenos a gran escala presentes en nuestra vida diaria, como la propagacin de la luz, la corriente elctrica o las seales de radio y televisin.

INTERACCIONES NUCLEARES

Son aquellas que aparecen nicamente en el interior del ncleo atmico, originando fuerzas de gran intensidad, donde la distancia entre los cuerpos que interactan es del orden 10-15 m. Cuando esta distancia aumenta, las fuerzas desaparecen.Dentro de las interacciones que se llevan a cabo en el ncleo es necesario distinguir entre la interaccin fuerte y interaccin dbil.

INTERACCIN NUCLEAR FUERTE

Es la fuerza que obliga a los ncleos atmicos a permanecer unidos. El mes pasado vimos que los ncleos estn formados por protones y neutrones, y estos a su vez por quarks. Pues bien, tanto los quarks entre s como los neutrones y protones se mantienen pegados porque la interaccin nuclear fuerte les obliga a ello.

La Interaccin fuerte se manifiesta en los ncleos atmicosExisten unas reglas para que se acoplen los quarks, y dependen de lo que los cientficos han llamado color, por analoga con lo que normalmente entendemos como tal. Tenemos tres colores:rojo,azulyverde. Para que una unin pueda ser llevada a cabo, el resultado ha de dar color blanco, y es anlogo a mezclar diversas tintas para conseguir el color deseado. Por ejemplo, el protn est formado por dos quarks del tipo llamadoarribay un quark del tipo llamadoabajo, de forma que uno es rojo, otro azul y otro verde.Puede parecer paradjico que dos quarks arriba tengan distinto color, sin embargo, la explicacin se halla en que la interaccin nuclear fuerte se manifiesta mediante el intercambio degluones, que son los bosones correspondientes a esta interaccin. Dichos gluones tienen la propiedad de cambiar la carga de color de los quarks, de forma que cada quark puede presentar cualquiera de los tres colores.Esta fuerza tiene un alcance muy corto, alrededor de una billonsima de milmetro, de ah que los ncleos atmicos tengan un escaso lmite de tamao. No hay tomos en la naturaleza cuyos ncleos cuenten con mucho ms de 100 protones, porque si se acumularan demasiadas partculas el ncleo no aguantara unido, se disgregara en sus componentes empujado por otra de las fuerzas, la electromagntica.

INTERACCIN NUCLEAR DBIL

Es responsable de la radiactividad natural que presentan algunos materiales. Su magnitud es menor que la interaccin fuerte y es de muy corto alcance (del orden de dcimas de billonsimas de milmetro). De las cuatro interacciones mencionadas esta es la menos estudiada.Unos diez mil millones de veces ms dbil que la electromagntica y con un alcance an menor que la interaccin fuerte, esta fuerza la encontramos en los llamados fenmenos radiactivos de tipo beta, que no son otra cosa que desintegraciones de partculas y ncleos atmicos.Para describir el fenmeno, hay que volver a referirse a nuestros ya ntimos amigos los quarks. Recordemos que un protn consta de dos quarks arriba y uno abajo, pues bien, la interaccin nuclear dbil provoca que uno de los quarks arriba se convierta en un quark abajo, de forma que el protn se transformar en un neutrn.Este acontecimiento, aparentemente tan extrao, se est dando continuamente en el interior de estrellas como el Sol, y es de esperar que se pueda reproducir algn da cercano para obtener energa barata y limpia mediantefusin nuclear. Tambin podemos observarlo en otro conocido fenmeno, la degradacin delCarbono 14, famoso por su utilizacin en la datacin de fsiles.

Se puede averiguar la fecha de un fsil gracias a la fuerza dbil

La interaccin nuclear dbil, que se engendra mediante el intercambio de los bosones llamados W+, W- y Z0, restringe la materia estable a los consabidos protones y neutrones. Otras partculas ms complejas se degradan inmediatamente por la actuacin de esta fuerza.

DIFERENCIAS ENTRE LAS TRES INTERACCIONES

Las Fuerzas Electromagnticas y gravitatoriasdecrecen con el universo cuadrado de la distancia entre las partculas que interactan, existiendo siempre una fuerza aunque sea muy dbil.

Las Interacciones Nuclearesaparecen nicamente en el momento en el momento en que las partculas se encuentran muy prximas, desapareciendo cuando se separan.

Las fuerzas Electromagnticaspueden ser repulsivas y atractivas, en cambio las gravitatorias son nicamente atractivas.

QUARKson partculas elementales, que no solamente forman al protn, sino a toda una serie de familias de otras partculas. Combinaciones de tres quarks forman los bariones (como el protn) y combinaciones de un quark y un anti-quark forman la famila de los mesones.

CONCLUSIN

Gracias a la realizacin de este trabajo se puede llegar a conocer un tema de vital importancia para todos, como son las interacciones.Los cuerpos entre s ejercen acciones mutuas o influencias. A stas se les llama interacciones. Existen tres tipos de interacciones:Interacciones gravitatorias. Se originan a partir de una propiedad de los cuerpos, la masa, entendida como la medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Las fuerzas que actan sobre ella son llamadas fuerzas gravitatorias, y existen entre todos los cuerpos, a pesar de la distancia que pueda separarlos.Interacciones electromagnticas. Se originan a partir de una propiedad de los cuerpos, la carga magntica. Esta indica que los cuerpos pueden tener un exceso o dficit de cargas negativas. Actan a menor distancia que las gravitatorias. Si las cargas estn en reposo, las fuerzas actuantes son llamadas electrostticas. Si las cargas estn en movimiento, las fuerzas actuantes son llamadas electromagnticas.Las interacciones nucleares. Se originan en el interior del ncleo del tomo, y originan fuerzas de gran intensidad que pueden interactuar con cuerpos a una distancia de 10 a 15 m. Esta interaccin puede ser de dos tipos. Cuando es fuerte funciona a distancias cortas, y se origina a partir de la ligadura de protones y neutrones en el ncleo. Cuando es dbil es de corto alcance tambin, y generalmente ocasiona inestabilidades en ciertos ncleos, siendo la responsable de gran parte de los procesos de decaimiento radiactivo, como la desintegracin beta.

INTERACCIONES QUMICAS

A) INTERACCIONES ELCTRICAS EN Y ENTRE LAS PARTCULAS Dada la naturaleza elctrica de las partculas qumicas, es decir, dado que estn constituidas por ncleos positivos y electrones negativos, las interacciones qumicas son simplemente la consecuencia o el resultado de la interaccin elctrica entre sus partes.

Las interacciones qumicas engloban dos casos especficos: obviamente, la interaccin elctrica entre ncleos y electrones pero, tambin, la interaccin elctrica entre partculas vecinas. O sea que las partculas qumicas (iones, molculas y tomos) tambin se atraen y se repelen entre s, debido a su naturaleza elctrica. Pueden interactuar iones con otros iones. Iones con molculas polares. Molculas polares con otras molculas polares. Y, para colmo, si estn suficientemente cerca de sus vecinas, tambin las molculas no polares pueden interactuar con otras partculas qumicas: iones con molculas no polares, molculas polares con no polares y hasta no polares con no polares.

Como es costumbre en la ciencia, la explicacin y la descripcin de los fenmenos se realiza a travs de pequeos modelos tericos que se refieren, en realidad, a casos ideales o lmite1.

Aqu, toda la abrumadora complejidad de las interacciones qumicas se puede describir a partir de cuatro modelos lmite: el del enlace covalente, el del enlace metlico, el del enlace inico y el de las interacciones dipolares.

Los dos primeros (el del enlace covalente y el del enlace metlico) corresponden a interacciones ncleo electrnicas y, por lo tanto, estn basados en la mecnica cuntica.

En cambio, los otros dos (el del enlace inico y el de las interacciones dipolares) corresponden a interacciones entre partculas. Evidentemente estas interacciones pueden ser descritas perfectamente mediante la mecnica cuntica. Pero, por fortuna, tambin es posible describirlas adecuadamente con el modelo electrosttico de la fsica clsica.

El modelo del enlace covalente describe la interaccin entre unos cuntos ncleos (o cores) y unos cuantos electrones dentro de una partcula, aunque el caso ms comn es especficamente el de dos ncleos (o cores) y dos electrones.

El modelo del enlace metlico describe la interaccin entre muchsimos cores y muchsimos electrones.

El modelo del enlace inico describe la interaccin entre iones vecinos.

El modelo de las interacciones dipolares describe la interaccin de las partculas neutras con sus vecinas (iones , molculas o tomos). Estas ltimas, las dipolares son mucho ms dbiles que los enlaces (covalente, metlico e inico).

Por ejemplo, las ecuaciones que explican la cada libre de un cuerpo corresponden al caso lmite o ideal en el que no hay nada de aire que obstaculice el movimiento del cuerpo. Sin embargo, a partir de este modelo matemtico, se pueden explicar los casos reales y concretos.

B) INTERACCIONES NCLEOELECTRNICAS

Son las interacciones elctricas que se dan entre ncleos y electrones. Hay dos casos lmite: cuando dos electrones se encuentran localizados entre dos ncleos o cores (o sea, una interaccin dos a dos) y cuando todos los electrones se encuentran deslocalizados en una red de cores (o sea, interactuando todos contra todos).

El primer caso la interaccin dos a dos se describe mediante el modelo del enlace covalente. El segundo mediante el modelo del enlace metlico.

Enlace covalente Es la interaccin elctrica de dos electrones y dos ncleos (o dos cores). Para describirlo adecuadamente se requiere de la Mecnica Cuntica. El resultado es del que ya hemos hablado anteriormente: dos cores inmersos en el dominio de un par de electrones: Usando el cdigo de las estructuras de Lewis, la representacin de un enlace covalente quedara as: XY Es decir, las letras representan a los cores (los ncleos junto con los electrones internos) de los elementos X y Y mientras que la raya representa al par de electrones. Se dice que X y Y estn enlazados porque comparten un par electrones2. La palabra covalente, acuada en el contexto de la qumica, es la que se acostumbra usar para decir que se comparten electrones.

Como ya se ha sealado, cualquier partcula polinuclear se puede representar como una cadena de enlaces covalentes. As, las molculas de etano se representan as: Y la red covalente del diamante se representa as: Hay enlaces covalentes en todas las sustancias no metlicas que consistan de partculas polinucleares. Es decir, tambin hay enlaces covalentes en algunas sustancias inicas, aqullas que consistan de iones polinucleares. Por mencionar un ejemplo tomemos el caso del sulfato de amonio, NH4SO4.

Evidentemente consiste de una red de iones sulfato, SO42, e 2 Aunque, en realidad, son dos cores y dos electrones interactuando elctricamente, todos con todos. Sin embargo, las atracciones predominan sobre las repulsiones y, por eso, permanecen los cuatro unidos. iones amonio, NH4+, interactuando entre s pero los ncleos de cada ion se mantienen unidos mediante enlaces covalentes: Enlace metlico Es la interaccin elctrica de una cantidad enorme de cores y electrones. Tambin es indispensable la Mecnica Cuntica para poderlo describir satisfactoriamente. El resultado que proporciona esta elegante teora es el de un nmero enorme de ncleos inmersos, no en el dominio de tan slo un par de electrones, sino en el dominio del mismo inmenso nmero de electrones. A la imagen de esta interaccin se le suele dar el nombre de modelo del mar electrones. En el enlace metlico tambin se comparten electrones. Slo que ahora son muchos electrones compartidos por muchos cores. En este sentido, no hay una diferencia fundamental entre lo que llamamos enlace covalente y lo que denominamos enlace metlico. Lo que ocurre (interaccin elctrica entre cores y electrones) es exactamente lo mismo siendo el nmero de cores y electrones involucrados lo nico que cambia.

En esta situacin de muchos electrones interactuando con mucho cores, los electrones estn unidos ms dbilmente que en el caso dos a dos del enlace covalente. sa es la razn por la que los sistemas metlicos son buenos conductores de la electricidad: es fcil mover los electrones porque la atraccin que ejercen los cores sobre ellos es muy dbil!

c) Interacciones partculapartcula Enlace inico Es la interaccin elctrica entre un nmero muy grande de iones de carga opuesta. Se puede describir adecuadamente suponiendo que los iones son simplemente puntos con carga (sin masa ni volumen ni forma). Para una mejor descripcin, se requerira de la Mecnica Cuntica. Se puede representar como una red tridimensional donde todos los iones interactan simultneamente: Interacciones dipolares

Es la interaccin elctrica entre partculas qumicas vecinas. Son ms dbiles que los enlaces covalente, inico y metlico. Para su descripcin, los iones pueden modelarse como puntos cargados y las molculas como dipolos elctricos. Son las responsables de los estados fsicos, de la solubilidad y del inicio de las reacciones qumicas de materiales y sustancias. En la tabla 10.1, se muestran las 5 posibles interacciones dipolares.

Tabla 10.1. Tipos de interacciones dipolares Ionpolar (iondipolo permanente) Polarpolar (dipolo permanentedipolo permanente) Ionno polar (iondipolo inducido) Polarno polar (dipolo permanentedipolo inducido) No polarno polar (dipolo instantneodipolo inducido) Estrictamente no hay ninguna diferencia fundamental entre todos estos tipos de interacciones. Todas (enlace covalente, enlace metlico, enlace inico e interacciones dipolares) son simplemente interacciones elctricas. Si acaso hay diferencia, es en la magnitud de la interaccin. Las interacciones ncleo-electrn y las interacciones ion-ion son de magnitud similar, es decir son fuertes. En cambio, las interacciones dipolares son mucho ms dbiles.

Para dar cuenta de esta diferencia en magnitud, a las primeras les vamos a dar el nombre de enlaces y a las segundas les vamos a dejar el nombre de interacciones.

Dicho de otro modo, slo por convencin, vamos a usar la palabra enlace para referirnos a las interacciones elctricas fuertes y la palabra interaccin para las interacciones elctricas dbiles (obviamente en el contexto de la escala de las partculas qumicas).

En este sentido el enlace qumico es una interaccin elctrica fuerte que se da entre ncleos y electrones (modelos covalente y metlico) o entre iones vecinos (modelo inico).

Reaccin qumica Sin embargo, todava puede haber interacciones an ms fuertes que las que se dan en los enlaces. Cuando la interaccin elctrica entre dos partculas es muy pero muy fuerte se produce una reaccin qumica. Entre los jaloneos y los empujones elctricos (atracciones y repulsiones), los cores y los electrones se reacomodan de tal manera que se forman otras partculas ms estables que las originales. En la jerga de los qumicos se dice que se rompen los enlaces de los reactivos y se forman los enlaces de los productos. Lo que es cierto es que las partculas de los reactivos se desintegran y las partculas de los productos se forman.

Por ejemplo, si ponemos en contacto las sustancias hidrgeno y oxgeno, al chocar unas partculas con otras, la interaccin elctrica entre ellas es tan grande que se intercambian cores y electrones hasta formar partculas ms estables (las de agua).

Como se puede observar, al final del proceso (despus de la reaccin), ya no hay molculas de hidrgeno ni de oxgeno: slo molculas de agua. Sin embargo, en estas ltimas hay ncleos de oxgeno (uno) y tambin ncleos de hidrgeno (dos). Los cores y los electrones han encontrado un mejor arreglo: el de las molculas de agua!

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