Fundamentos de Física y Química: Leyes Clásicas y Estructuras Cristalinas

Fundamentos de Física y Química

Leyes de Newton

• Primera Ley (Inercia): Todo cuerpo permanece en reposo o en Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) si no interviene una fuerza que actúe sobre él y cambie su estado.
• Segunda Ley (Aceleración): El cambio de estado es proporcional a la fuerza aplicada. Se expresa como: $F = m \cdot a$ (Fuerza = masa por aceleración), o en términos de cambio de momento: $F = \frac{d\mathbf{p}}{dt}$.
• Tercera Ley (Acción y Reacción): Principio de acción y reacción: $\mathbf{F}_{12} = -\mathbf{F}_{21}$.

Estructuras Cristalinas

Cristales Iónicos

• Son estructuras formadas por cationes metálicos y aniones no metálicos.
• Propiedades generales:
  • Son sólidos con altos puntos de fusión y ebullición.
  • No conducen la corriente en estado sólido, pero sí fundidos o en disolución.
  • Son solubles en agua.
  • Son duros pero frágiles.

Cristales Covalentes

• Son estructuras formadas por átomos no metálicos que forman redes tridimensionales.
• Propiedades:
  • Son sólidos a temperatura ambiente.
  • Presentan temperaturas de fusión y ebullición elevadas.
  • Son muy duros y no conducen el calor ni la electricidad, porque no tienen electrones libres.
  • No son solubles en agua ni en otros disolventes.

Cristales Metálicos

• Son estructuras formadas por átomos metálicos ordenados.
• Propiedades:
  • Son buenos conductores del calor y de la electricidad incluso fundidos porque sus átomos tienen electrones libres.
  • Son dúctiles y maleables.
  • Algunos metales, denominados nobles, no se oxidan frente al oxígeno del aire.

Leyes Fundamentales de la Química y la Física

Ley de Lavoisier (Conservación de la Masa)

Lavoisier es una de las leyes más fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1748 y unos años después por Antoine Lavoisier en 1785.

Ley de Proust (Proporciones Definidas)

Es una de las leyes estequiométricas enunciada en el año de 1795, según la cual cuando se combinan dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una relación constante de masas.

Ley de Coulomb (Interacción Eléctrica)

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Aplicaciones Energéticas

Hidráulica y Maremotriz

- Tienen el mismo origen: la energía potencial gravitatoria del agua. Se usan transformando la energía potencial del agua en energía cinética y posteriormente en energía eléctrica.