Metales

Metales, grupo de elementos químicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades físicas: estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido; opacidad, excepto en capas muy finas; buenos conductores eléctricos y térmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. Metales y no metales se encuentran separados en el sistema periódico por una línea diagonal de elementos. Los elementos a la izquierda de esta diagonal son los metales, y los elementos a la derecha son los no metales. Los elementos que integran esta diagonal —boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, teluro, polonio y astato— tienen propiedades tanto metálicas como no metálicas. Los elementos metálicos más comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metálicos se pueden combinar unos con otros y también con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o más metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleación. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metálicos son conocidas como amalgamas.

PROPIEDADES FÍSICAS

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto es rosáceo, el cobre rojizo y el oro amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroísmo. El punto de fusión de los metales varía entre los -39 °C del mercurio y los 3.410 °C del volframio. El iridio, con una densidad relativa de 22,4, es el más denso de los metales. Por el contrario, el litio es el menos denso, con una densidad relativa de 0,53. La mayoría de los metales cristalizan en el sistema cúbico, aunque algunos lo hacen en el hexagonal y en el tetragonal (véase Cristal). La más baja conductividad eléctrica la tiene el bismuto, y la más alta a temperatura ordinaria la plata. (Para conductividad a baja temperatura véase Criogenia; Superconductividad.) La conductividad en los metales se puede reducir mediante aleaciones. Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse. Ciertas aleaciones, como las de platino e iridio, tienen un coeficiente de dilatación extremadamente bajo.

Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas, y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas. Véase Ciencia y tecnología de los materiales.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Es característico de los metales tener valencias positivas en la mayoría de sus compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los átomos con los que se enlazan. También tienden a formar óxidos básicos. Por el contrario, elementos no metálicos como el nitrógeno, azufre y cloro tienen valencias negativas en la mayoría de sus compuestos, y tienden a adquirir electrones y a formar óxidos ácidos (véase Ácidos y bases; Reacción química).

Los metales tienen energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes. De este modo, los metales forman sales como cloruros, sulfuros y carbonatos, actuando como agentes reductores (donantes de electrones).

ESTRUCTURA ELECTRÓNICA

En sus primeros esfuerzos para explicar la estructura electrónica de los metales, los científicos esgrimieron las propiedades de su buena conductividad térmica y eléctrica para apoyar la teoría de que los metales se componen de átomos ionizados, cuyos electrones libres forman un “mar” homogéneo de carga negativa. La atracción electrostática entre los iones positivos del metal y los electrones libres, se consideró la responsable del enlace entre los átomos del metal. Así, se pensaba que el libre movimiento de los electrones era la causa de su alta conductividad eléctrica y térmica. La principal objeción a esta teoría es que en tal caso los metales debían tener un calor específico superior al que realmente tienen.

En 1928, el físico alemán Arnold Sommerfeld sugirió que los electrones en los metales se encuentran en una disposición cuántica en la que los niveles de baja energía disponibles para los electrones se hallan casi completamente ocupados (véase Átomo; Teoría cuántica). En el mismo año, el físico estadounidense de origen suizo Felix Bloch, y más tarde el físico francés Louis Brillouin, aplicaron esta idea en la hoy aceptada “teoría de bandas” para los enlaces en los sólidos metálicos.

De acuerdo con dicha teoría, todo átomo de metal tiene únicamente un número limitado de electrones de valencia con los que unirse a los átomos vecinos. Por ello se requiere un amplio reparto de electrones entre los átomos individuales. El reparto de electrones se consigue por la superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos adyacentes. Esta superposición va recorriendo todo el metal, formando amplios orbitales que se extienden por todo el sólido, en vez de pertenecer a átomos concretos. Cada uno de estos orbitales tiene un nivel de energía distinto debido a que los orbitales atómicos de los que proceden, tenían a su vez diferentes niveles de energía. Los orbitales, cuyo número es el mismo que el de los orbitales atómicos, tienen dos electrones cada uno y se van llenando en orden de menor a mayor energía hasta agotar el número de electrones disponibles. En esta teoría se dice que los grupos de electrones residen en bandas, que constituyen conjuntos de orbitales. Cada banda tiene un margen de valores de energía, valores que deberían poseer los electrones para poder ser parte de esa banda. En algunos metales se dan interrupciones de energía entre las bandas, pues los electrones no poseen ciertas energías. La banda con mayor energía en un metal no está llena de electrones, dado que una característica de los metales es que no poseen suficientes electrones para llenarla. La elevada conductividad eléctrica y térmica de los metales se explica así por el paso de electrones a estas bandas con defecto de electrones, provocado por la absorción de energía térmica.

Laboratorio

Algunos instrumentos de laboratorio

Instrumentos de vidrio como la probeta, la pipeta o el tubo de ensayo, y otros como el mechero Bunsen, son de los más comunes en la mayoría de los laboratorios científicos. Aquí se muestra una breve descripción de algunos de ellos.

Laboratorio, local dispuesto y equipado para la investigación, experimentación y otras tareas científicas, técnicas o didácticas.

Balanza de laboratorio

En los laboratorios científicos se emplean balanzas de precisión, como la de la fotografía, que en algunos casos pueden alcanzar una resolución de una millonésima de gramo.

En el siglo XIX se construyeron los primeros laboratorios semejantes a los que existen en la actualidad, con bancos, armarios, cajones y estantes en la parte superior para colocar los reactivos. En los primeros años del siglo XX se trató de facilitar la disposición de los servicios de manera horizontal, por el suelo o por el techo, o mediante conductos verticales. Estos servicios consisten, como mínimo, en el suministro de agua, gas y electricidad. En la actualidad, tanto la disposición de los bancos como la distribución en ellos de los servicios y los sistemas de seguridad es muy diferente según el tipo de laboratorio.

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Toda sustancia química debe ser considerada un tóxico en potencia, por lo que la manipulación de estas sustancias se debe realizar con mucho cuidado y conociendo, de antemano, las consecuencias de dicha manipulación. Además, aunque los laboratorios han sido diseñados y construidos para que los riesgos sean mínimos (campanas extractoras de gases, alarma para gas, extintores, lavaojos o duchas), se deben tener siempre en cuenta una serie de precauciones y seguir unas normas de seguridad básicas:

Conocer las salidas de emergencia y la localización y utilización de los extintores, lavaojos y equipos de emergencia.
Mantener el área de trabajo limpia y ordenada. Todos los equipos deberán ser instalados en lugares apropiados, con buena iluminación, ventilación y los sistemas de seguridad correspondientes.
Utilizar una bata de laboratorio que deberá estar siempre abrochada.
Evitar el contacto con fuentes de electricidad y de calor.
Apagar los instrumentos eléctricos antes de manipular las conexiones.
Utilizar guantes y gafas de seguridad cuando se requieran. No es conveniente el uso de lentes de contacto en los laboratorios de química y microbiología.
No se deben guardar ni consumir alimentos y bebidas dentro del laboratorio.
Todos los productos inflamables se deben almacenar en un lugar adecuado, separados de los ácidos y las bases y de los reactivos oxidantes.
En la campana de extracción de gases no se deben almacenar productos químicos ni otro tipo de materiales.

Isótopo

Isótopos del hidrógeno

El número atómico de un átomo representa el número de protones de su núcleo. Este número es constante para cada elemento. Sin embargo, el número de neutrones puede variar, lo que da lugar a isótopos que tienen el mismo comportamiento químico pero diferente masa. Los isótopos del hidrógeno son el protio (sin neutrones), el deuterio (un neutrón) y el tritio (dos neutrones). El hidrógeno siempre tiene un protón en su núcleo, cuya carga está equilibrada por un electrón. Las imágenes que se muestran sólo son representaciones esquemáticas del átomo: en realidad el núcleo es 100.000 veces menor que el átomo, y el electrón es un millón de veces menor que el núcleo. El tamaño del átomo está determinado por el movimiento del electrón, que se produce en unas regiones del espacio llamadas orbitales.

Isótopo, una de las dos o más variedades de un átomo que tienen el mismo número atómico, constituyendo por tanto el mismo elemento, pero que difieren en su número másico. Puesto que el número atómico es equivalente al número de protones en el núcleo, y el número másico es la suma total de protones y neutrones en el núcleo, los isótopos del mismo elemento sólo difieren entre ellos en el número de neutrones que contienen.

INVESTIGACIÓN

A principios del siglo XX se realizaron experimentos que indicaban que las sustancias radiactivas químicamente inseparables se podrían diferenciar sólo en la estructura de sus núcleos. El físico británico Joseph J. Thomson demostró en 1912 la existencia de isótopos estables pasando neón a través de un tubo luminoso y desviando los iones de neón por medio de campos eléctricos y magnéticos; esto demostró que el elemento estable neón existe en más de una forma. Thomson encontró dos isótopos del neón de números másicos 20 y 22. Posteriores experimentos demostraron que el neón existente en la naturaleza contiene un 90% de neón 20 (el isótopo de número másico 20), un 9,73% de neón 22 y un 0,27% de neón 21. Numerosos científicos continuaron las investigaciones sobre los isótopos, en concreto el físico británico Francis William Aston. El trabajo para detectar y estudiar los isótopos se intensificó con el desarrollo del espectrómetro de masas.

Actualmente se sabe que la mayoría de los elementos en estado natural consisten en una mezcla de dos o más isótopos. Entre las excepciones se encuentran el berilio, el aluminio, el fósforo y el sodio. La masa atómica química de un elemento es el promedio de las masas atómicas individuales, o números másicos, de sus isótopos. Por ejemplo, el cloro, cuya masa atómica es 35,457, está compuesto por cloro 35 y cloro 37, en una proporción del 76 y el 24% respectivamente. Todos los isótopos de los elementos con un número atómico superior a 83 (por encima del bismuto en el sistema periódico) son radiactivos, y también lo son algunos de los isótopos más ligeros, por ejemplo, el potasio 40. Se conocen unos 280 isótopos estables (no radiactivos) existentes en la naturaleza. Véase Radiactividad.

Los isótopos radiactivos artificiales, conocidos también como radioisótopos, fueron producidos por vez primera en 1933 por los físicos franceses Irène y Frédéric Joliot-Curie. Los radioisótopos se obtienen bombardeando átomos existentes en la naturaleza con partículas nucleares como neutrones, electrones, protones y partículas alfa, utilizando aceleradores de partículas.

SEPARACIÓN

La separación de los isótopos de un mismo elemento es difícil. La separación total en una sola fase por métodos químicos es imposible, porque los isótopos de un mismo elemento tienen las mismas propiedades químicas. Los métodos físicos se basan generalmente en las minúsculas variaciones de sus propiedades físicas, debidas a las diferencias en la masa de los isótopos. Los primeros isótopos que se separaron en cantidades apreciables fueron los del hidrógeno: el deuterio (hidrógeno 2) y el hidrógeno común (hidrógeno 1). Este logro se le adjudica al químico estadounidense Harold C. Urey, que descubrió el deuterio en 1932.

Antes de 1940 se utilizaron varios métodos para separar pequeñas cantidades de isótopos en el curso de las investigaciones. Entre los más eficaces se encontraban: el método de centrifugación, la destilación fraccionada, la difusión térmica, la electrólisis, la difusión gaseosa y la separación electromagnética. Todos estos métodos dependen de la pequeña diferencia en masa de los isótopos a separar, y son más efectivos con los isótopos del hidrógeno, en los que la diferencia en masa entre las dos sustancias llega a ser de un 100%; en cambio, la diferencia en masa entre los isótopos del carbono, el carbono 12 y el carbono 13, o entre los isótopos del neón, el neón 20 y el neón 22 sólo llega a ser de un 10%. Lo mismo ocurre con los isótopos del uranio, el uranio 235 y el uranio 238, en los que la diferencia es sólo de un 1%. Esta menor variación de masa hace más difícil la separación. En todos los procesos, excepto en el electromagnético que es el único procedimiento de una sola fase, la separación de los isótopos implica una serie de fases. El resultado de una fase individual es la separación del material original en dos fracciones, una de las cuales contiene un porcentaje ligeramente mayor del isótopo más pesado que la mezcla original, y la otra contiene un porcentaje ligeramente mayor del isótopo más ligero.

Para conseguir una concentración apreciable en el isótopo deseado, es necesario volver a separar la fracción enriquecida. Este proceso se realiza normalmente en cascada, en un gran número de fases. La fracción enriquecida de cualquier fase se convierte en la materia prima de la fase siguiente, y la fracción reducida, que todavía contiene un considerable porcentaje del isótopo deseado, se mezcla con la materia prima de la fase anterior. Incluso el material reducido de la fase original se utiliza en etapas adicionales cuando la materia prima (por ejemplo el uranio) escasea. Existe un mecanismo diseñado especialmente para que el flujo de una fase a otra sea automático y continuo.

Este procedimiento en cascada es muy flexible, y si se desea, se pueden cambiar las unidades de una fase a otra. Por ejemplo, en la separación del uranio, al principio hay que manejar una gran cantidad de material, pues el uranio 235 que se pretende obtener está mezclado con una cantidad de uranio 238 unas 140 veces mayor; al final del proceso, el uranio 235 está casi puro, y el volumen de material es mucho menor. Además, con sólo cambiar las tuberías, es posible modificar las fases para compensar la adición, en una fase intermedia, de material enriquecido anteriormente por un proceso diferente.

Centrifugación y destilación

En el método de centrifugación el mecanismo está dispuesto de forma que el vapor fluya hacia abajo en la parte exterior del cilindro giratorio, y hacia arriba en la región central del cilindro. El efecto centrífugo produce mayor concentración de los isótopos pesados en la región exterior (véase Centrifugadora). En la separación por destilación fraccionada, se destila una mezcla que contiene varios isótopos. Las moléculas de la fracción que tiene el punto de ebullición más bajo (los isótopos más ligeros) tienden a concentrarse en el flujo de vapor, de donde se recogen.

Difusión térmica

Este método se basa en la tendencia de las moléculas más ligeras de un líquido o gas a concentrarse en una región caliente y de las moléculas más pesadas a concentrarse en una región fría. Una forma simple de mecanismo de difusión térmica consiste en un tubo vertical alto con un alambre calentado eléctricamente a unos 500 °C que atraviesa su centro y produce un gradiente de temperaturas entre el centro y las paredes del tubo. Los isótopos más pesados tienden a concentrarse en la parte exterior del tubo, mientras que los más ligeros se concentran en el centro. Al mismo tiempo, debido a la conducción térmica, el gas o líquido cercano al alambre tiende a subir, y el gas exterior —más frío— tiende a bajar. El efecto general es que los isótopos más pesados se recogen en la parte inferior del tubo y los más ligeros en la parte superior.

Electrólisis

El método de separación electrolítica tiene un interés histórico, pues fue el primer método utilizado para separar deuterio prácticamente puro. Cuando el agua sufre una electrólisis, el isótopo más ligero del hidrógeno tiende a salir antes, dejando atrás un residuo de agua enriquecida con el isótopo más pesado.

Difusión gaseosa

Con este método, junto con el método electromagnético, se realizó la primera separación a gran escala, aplicada a los isótopos de uranio. El problema de separar el uranio 235 del uranio 238 se planteó en 1940 después de la demostración de la fisión del isótopo 235 por medio de neutrones. En el uranio existente en la naturaleza, la proporción es de 7 partes de uranio 235 por 1.000 de uranio 238. Bajo los auspicios del proyecto de la bomba atómica, se consideraron los distintos métodos para separar isótopos, y se puso en marcha una gran operación de separación utilizando los métodos de difusión gaseosa y electromagnético, que producían aproximadamente 1 kg por día de uranio 235 para fabricar armas nucleares.

El método de difusión gaseosa se basa en la distinta velocidad de difusión de los gases con diferente masa molecular. La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa; al pasar por una barrera porosa, los átomos ligeros se difunden más rápidamente que los átomos más pesados. Para separar los isótopos del uranio, se bombea continuamente el único compuesto gaseoso del uranio, el fluoruro de uranio (vi), UF₆, a través de las barreras porosas. La diferencia en masa entre el uranio 235 y el uranio 238 es ligeramente superior a un 1%, pero la diferencia en masa entre los fluoruros es ligeramente inferior a un 1%. El factor de enriquecimiento que depende de la raíz cuadrada de la diferencia mencionada es, teóricamente, de 0,43% para un proceso instantáneo o de 0,30% para un proceso continuo, pero en la práctica sólo se ha conseguido un factor de enriquecimiento de 0,14%. Para producir un 99% de uranio 235 a partir de uranio natural, que sólo contiene un 0,7% del isótopo 235, se requieren 4.000 fases. El proceso necesita miles de kilómetros de tuberías, miles de bombas y motores, y mecanismos de control muy complicados.

Separación electromagnética

Aunque el método de difusión gaseosa produce grandes cantidades de uranio 235, las primeras cantidades relativamente grandes del isótopo fueron producidas por medios electromagnéticos en Estados Unidos. Se construyó un grupo de unidades separadoras en las que se pasaba un haz iónico obtenido de un compuesto de uranio, a través de un campo magnético. Puesto que el radio de curvatura de la trayectoria de los iones desviados depende de la masa del ion, los iones con masas distintas completan su trayectoria en diferentes posiciones, y así los isótopos del uranio se separan de forma apreciable. Sin embargo, sólo se puede tratar una pequeña cantidad de material en cada operación. Debido a esta limitación en la producción, el uso del proceso electromagnético para la separación de isótopos a gran escala fue abandonado en favor del proceso de difusión gaseosa.

Láser

La idea de separación y enriquecimiento de isótopos por medio de láser surgió rápidamente después de la invención del rayo láser en 1960. Seis años más tarde este método se vio incentivado con el desarrollo del láser sintonizable, que proporciona rayos de fotones en una gama estrecha y seleccionable de longitudes de onda que va del infrarrojo al ultravioleta. Según este concepto, si se vaporiza antes un elemento, sus átomos pueden ser excitados e ionizados selectivamente por medio de un rayo láser sintonizado exactamente para separar el isótopo deseado. Los isótopos también se pueden separar en forma molecular, disociando de forma selectiva con rayo láser aquellas moléculas del compuesto que contienen el isótopo deseado. Desde 1972 se han venido desarrollando estos procesos para enriquecer el uranio y el plutonio, con el fin de utilizarlos en plantas y armas nucleares respectivamente. El método es costoso y técnicamente difícil, pero sólo se requieren unas pocas fases para producir material altamente enriquecido.

Para la aplicación de los isótopos a la investigación biológica, médica, química y física, véase Física nuclear; Radiología.

Ionización

Ionización, formación de moléculas o átomos con carga eléctrica. Los átomos son eléctricamente neutros ya que los electrones con carga negativa son iguales en número a los protones de carga positiva en los núcleos. Al combinarse sodio con cloro, para formar cloruro de sodio, cada átomo de sodio cede un electrón a un átomo de cloro, dando como resultado un ion sodio con carga positiva y un ion cloro con carga negativa. En un cristal de cloruro de sodio la fuerte atracción electrostática entre iones de cargas opuestas mantiene firmemente los iones en su sitio, estableciéndose un enlace iónico. Cuando el cloruro de sodio se funde, los iones tienden a disociarse a causa de su movimiento térmico y pueden moverse libremente. Si se colocan dos electrodos en cloruro de sodio fundido y se le aplica una diferencia de potencial eléctrico, los iones sodio emigran al electrodo negativo y los iones cloro lo hacen al electrodo positivo, produciendo una corriente eléctrica. Cuando se disuelve cloruro de sodio en agua, los iones tienen aún más facilidad para disociarse (por la atracción entre los iones y el disolvente), y esta disolución es un excelente conductor de la electricidad. Las disoluciones de la mayoría de los ácidos inorgánicos, bases y sales son conductoras de la electricidad y reciben el nombre de electrólitos. En cambio, las disoluciones de azúcar, alcohol, glicerina y muchas otras sustancias orgánicas no son conductoras de la electricidad; son no electrólitos. Los electrólitos que proporcionan disoluciones altamente conductoras se llaman electrólitos fuertes (como el ácido nítrico o el cloruro de sodio) y los que producen disoluciones de baja conductividad reciben el nombre de electrólitos débiles (como el cloruro de mercurio (II) o el ácido etanoico).

INVESTIGACIÓN

Petrus J. W. Debye

El físico teórico holandés nacionalizado estadounidense Petrus Josephus Wilhelmus Debye fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1936 por su contribución al conocimiento de la estructura molecular a través de sus estudios de momentos dipolares y de la difracción de rayos X y electrones en los gases. Elaboró también una teoría de ionización de electrólitos ampliamente aceptada a partir de 1923.

El químico sueco Svante August Arrhenius fue el primero en descubrir que algunas sustancias en disolución se encuentran en forma de iones y no de moléculas, incluso en ausencia de una diferencia de potencial eléctrico. Entre 1880 y 1890, estableció la hipótesis de que cuando un electrólito se introduce en una disolución, se disocia parcialmente en iones separados, y que el grado de disociación depende de la naturaleza del electrólito y de la concentración de la disolución. Según la teoría de Arrhenius, al disolver una determinada cantidad de cloruro de sodio en un gran volumen de agua, los iones se disocian en mayor grado que si esa misma cantidad se disuelve en un volumen menor de agua. El físico holandés Petrus Debye desarrolló una teoría diferente sobre la disociación de los electrólitos, que fue ampliamente aceptada a partir de 1923. La llamada teoría de Debye-Hückel afirma que los electrólitos están totalmente disociados en una disolución. La tendencia de los iones a emigrar y conducir la electricidad queda retardada por las atracciones electrostáticas entre los iones de cargas opuestas y entre los iones y el disolvente. A medida que aumenta la concentración de la disolución, se incrementa el efecto retardante. Así, una cantidad fija de cloruro de sodio resulta mejor conductor si se disuelve en un gran volumen de agua, al encontrarse los iones más apartados entre sí, ejerciendo una atracción menor respecto a los demás y respecto a las moléculas del disolvente. Sin embargo, los iones no tienen libertad total para emigrar. La constante dieléctrica del disolvente es otro factor importante en las propiedades de la disolución. La ionización es mayor en un disolvente como el agua, que tiene una constante dieléctrica elevada. Véase Átomo; Electroquímica.

LA IONIZACIÓN EN LOS GASES

Cuando una partícula de movimiento rápido, como un electrón, una partícula alfa o un fotón, colisiona con un átomo de gas, éste expulsa un electrón, dejando un ion cargado. Los iones convierten en conductor al gas (véase Electricidad). La cantidad de energía necesaria para extraer un electrón de un átomo se llama energía de ionización. El principio de ionización de gases mediante diversas formas de radiación se aplica en la detección y medida de la radiación (véase Detectores de partículas) y en la separación y análisis de isótopos en el espectrómetro de masas. La atmósfera contiene siempre iones producidos por la radiación cósmica y la luz ultravioleta (véase Ionosfera).

Cuando un gas está compuesto de un número casi igual de iones positivos y negativos se denomina plasma. Ejemplos de plasma son las atmósferas de la mayoría de las estrellas, los gases en el interior de los tubos fluorescentes de los rótulos y anuncios, y los gases de la capa superior de la atmósfera terrestre. Un gas se transforma en plasma cuando la energía cinética de las partículas del gas se eleva hasta igualar la energía de ionización del gas. Cuando alcanza este nivel, las colisiones de las partículas del gas provocan una rápida ionización en cascada, y el gas se transforma en plasma. Si se aporta la suficiente energía aplicando calor, la temperatura crítica se situará entre 50.000 y 100.000 K, elevándose a cientos de millones de grados, la temperatura requerida para mantener el plasma. Otro modo de convertir un gas en plasma consiste en hacer pasar electrones de alta energía a través del gas. Véase también Energía.

Los físicos nucleares consideran que un plasma en el interior de un campo magnético cerrado les permitirá aprovechar la enorme energía de la fusión termonuclear para fines pacíficos. En el plano conceptual, se trataría de un motor de plasma dirigido para propulsar las naves espaciales. Véase Energía nuclear; Astronáutica.