Plasma, el cuarto estado de la materia

Written by Eva PellicerFriday, 15 September 2006 16:06

Plasma, el cuarto estado de la materia

Cuando se habla de los estados de agregación de la materia, casi todo el mundo piensa sólo en sólidos, líquidos y gases. Pero resulta que estos tres estados sólo constituyen el 1% del total de la materia que, por el momento, sabemos que contiene el Universo. ¿Alguien habría dicho que en el Universo casi toda la materia es algo denominado plasma, que no es ni sólido, ni líquido, ni gas? ¿Pero qué es exactamente el plasma?

Fotografía del Sol (NASA)

Un desmadre de partículas

El plasma está constituido por cationes (es decir, átomos con carga eléctrica positiva porque han perdido algunos de sus electrones), electrones y neutrones. Se trata, pues, de un puñado de partículas que se mueven sin orden aparente. Para confinar un plasma en un espacio determinado se aplican campos magnéticos. El plasma es el estado en el que se encuentra la materia que constituye los cuerpos más masivos del Universo: las estrellas.Sin ir más lejos, el Sol es, en sí mismo, un plasma gigantesco, lleno de átomos de hidrógeno y helio que han perdido total o parcialmente sus electrones como consecuencia de las elevadísimas temperaturas que se generan (de hasta 15 millones de grados centígrados). Para conseguir un plasma, sin embargo, no es necesario aplicar temperaturas tan elevadas. De hecho, con una vela y una cerilla tenemos suficiente. La corona anaranjada que a veces se observa en la llama de una vela es producto de la disociación e ionización de las moléculas del aire y constituye un plasma de baja densidad y temperatura.

Plasmas cotidianos

Los plasmas conducen la corriente eléctrica, característica que el hombre ha aprovechado para desarrollar aplicaciones relacionas con la producción de energía eléctrica. Las lámparas o tubos fluorescentes contienen una pequeña cantidad de vapor de mercurio y un gas inerte (que no reacciona con nada) que acostumbra a ser argón. Al encender un fluorescente, el argón se ioniza (pierde electrones) formando así un plasma que excita a los átomos de mercurio. Como consecuencia de esta excitación, los átomos de mercurio emiten luz visible y ultravioleta. Dentro del tubo fluorescente existe un revestimiento que se encarga de filtrar la luz ultravioleta, de forma que sólo recibimos la radiación del visible. Las lámparas fluorescentes presentan una eficiencia energética considerablemente superior a la de una bombilla estándar. Los carteles de neón y el alumbrado urbano usan un principio similar.

Los fluorescentes y el neón forman plasma y su eficiencia energética es superior a la de una bombilla normal. No sería atrevido decir que si algo ha hecho famoso al plasma por todas partes, no son ni los tubos fluorescentes ni los carteles de neón, sino las denominadas televisiones de plasma que lucen en los escaparates de las tiendas de electrónica y en un buen puñado de hogares. En el interior de una televisión de plasma se encuentran gases inertes (xenón y neón) en forma de plasma que reaccionan con el fósforo de cada subpíxel de la pantalla para producir luz coloreada. Las televisiones de plasma presentan una resolución superior a las televisiones convencionales, si bien hay que recordar que la duración de una pantalla de plasma no es indefinida y oscilaría entre doce y diecisiete años.

Aplicaciones en química

La espectroscopía de emisión óptica y la espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente son técnicas de análisis elemental que, pese a su nombre espantoso, son muy empleadas en química puesto que permiten la determinación de los elementos que forman una muestra de naturaleza desconocida o bien la proporción en la que se encuentran en el caso de que se conozca su naturaleza. Los equipos que se emplean para llevar a cabo estas medidas son capaces de generar plasma en su interior. El plasma producido permite evaporar, disociar, ionizar y excitar cada uno de los elementos de la muestra. Los cationes producidos emiten radiación al desexcitarse. Esta radiación es característica de cada elemento, lo cual permite su identificación. Estas técnicas son muy sensibles, de forma que es posible detectar elementos de la mesa periódica que se encuentran en muy baja proporción (que se conocen, en argot científico, como trazas y ultra trazas).

El plasma se usa en técnicas muy sensibles de análisis de la composición de una muestra.