Átomo, materia y energía

Para comprender el funcionamiento de la electricidad que circula en nuestras instalaciones eléctricas residenciales, es indispensable estudiar la naturaleza del átomo. Seguramente has visto en algún lugar la famosa ecuación de Albert Einstein E=mc². Significa que la cantidad de energía (E) que contiene un objeto cualquiera es igual a su masa (m) multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz (c²); la velocidad de la luz en el vacío es de 300 mil km por segundo.

La ecuación de Einstein tiene muchas implicaciones de gran importancia para la ciencia que no es posible abordar aquí; lo importante para nuestra materia es que la ecuación demuestra sin lugar a duda lo siguiente:

1. Incluso los objetos más pequeños contienen una gran cantidad de energía.
2. La materia y la energía son dos caras de la misma moneda, o bien; son dos manifestaciones del mismo fenómeno y ambas están relacionadas con el átomo.

Actualmente sabemos con certeza que el átomo está integrado por dos partes fundamentales: un núcleo, circundado por una nube de electrones que traza órbitas muy precisas alrededor del primero.

Ver también: La material y el átomo. 

El núcleo es  la parte más pesada del átomo; está constituido por dos diminutas partículas llamadas protones y neutrones. El electrón es mucho más ligero con relación la núcleo.

El átomo es la parte fundamental de toda la materia y energía del Universo. Todo lo que conocemos está hecho de estas diminutas partículas. Los átomos individuales reciben el nombre de elementos químicos, y tienden a combinarse entre sí de manera natural para formar estructuras más complejas llamadas moléculas. Por ejemplo, un átomo de oxígeno que se combina con dos de hidrógeno forman una molécula de agua, y una gota de agua contiene millones de moléculas. A su vez, las moléculas se combinan entre sí para dar forma a estructuras más complejas, incluyendo a todos los seres vivos y objetos inanimados.

Cabe preguntarnos: ¿cómo se mantienen unidas estas tres partículas (protones, electrones y neutrones)?¿Por qué no salen disparados los electrones? ¿Por qué no se desintegra el núcleo del átomo?

La respuesta es sencilla: porque están cargados de energía, como lo indica la fórmula de Einstein. La escencia de este fenómeno radica en que son cargas de energía contrarias, pero en equilibrio: los electrones tienen una carga predominante negativa, los protones positiva y en los neutrones no predomina ninguna, por eso se dice que son neutros. Ambas cargas energéticas reciben el nombre de cargas electrostáticas y la fuerza que une a las tres partículas se conoce como fuerza atómica.

Las cargas electrostáticas son el principio básico de la electricidad: su naturaleza, funcionamiento y control. De hecho, la electricidad es un fenómeno natural que sucede cuando los electrones se mueven libremente por el espacio. Un rayo, por ejemplo, es una fuerte descarga eléctrica natural que se mueve libremente a través del aire. El estudio de la electricidad consiste en aprender las técnicas para generar, transmitir, controlar y transformar esta poderosa fuerza natural.

Si te gustó este artículo, tengo un anuncio que te puede interesar 👇

Conceptos básicos de nanotecnología

Muchas veces confiamos demasiado en nuestros sentidos y creemos que algo no existe o no es posible porque no podemos verlo, sin embargo, una revolución se está llevando a cabo en lugares que nunca lo hubiéramos separado.

La nanotecnología es una de las ramas de la tecnología aplicada con un futuro muy prometedor. Empecemos por aclarar su nombre: el prefijo nano hace referencia a la milmillonésima parte de un metro, un átomo es la quinta parte de eso, es decir que si colocáramos cinco átomos en línea sumarían un nanómetro. Para darnos una idea, comparando un nanómetro con un metro la proporción sería la de una canica con el planeta Tierra, otro ejemplo sería la cantidad de barba que le crece a un hombre en el breve lapso que le toma levantar el rastrillo hacia su cara.

La nanotecnología se ocupa del estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia en una escala molecular y nano, es decir, de 100 nanómetros o más pequeños.

Sus inicios están en la conferencia “Hay mucho espacio en el fondo” (There’s Plenty of Room at the Bottom, en inglés), impartida el 29 de diciembre de 1959 por el físico y divulgador de la ciencia Richard Feynman, en ella auguraba una gran cantidad de descubrimientos y posibilidades si se pudiera fabricar materiales de dimensiones atómicas o moleculares.

Feynman describía un proceso mediante el cual podría llegarse a la capacidad de manipular átomos y moléculas utilizando las herramientas precisas para construir y operar otro equipo más pequeño y así sucesivamente, hasta obtener el tamaño requerido. Mientras esto sucedía él notó que se presentaban cuestiones relativas al tamaño: la gravedad se volvía menos importante, la tensión superficial o las fuerzas de atracción y repulsión entre moléculas se volverían cada vez más significativas. Sin embargo, tuvieron que pasar varios años para que los avances en las técnicas experimentales culminaran en los años ochenta con la aparición del Microscopio de Efecto Túnel (STM), que condujo al descubrimiento de los fulerenos en 1985 y a los nanotubos de carbono, unos años después. El Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) fue inventado seis años después. Ambos han hecho posible observar los materiales a escala atómica y después manipular átomos individuales.

A esta escala las propiedades de los materiales, como la conductividad o el magnetismo, cambian, por ejemplo, el color está determinado por longitudes de onda que son demasiado grandes para estos tamaños. Digamos que un material a escala normal tiene cuatrillones de átomos (un cuatrillón=1024), cuando esa cifra disminuye a unos cuantos cientos, su esencia cambia.

Conociendo las propiedades de los átomos se pueden organizar de una manera determinada, uno por uno, lo que resulta en materiales de condiciones predeterminadas, los cuales pueden no encontrarse en la naturaleza.

Los virus se pueden considerar nanoparticulas naturales

Los nanomateriales son aquellos que tienen propiedades únicas provenientes de sus dimensiones de nanoescala, veamos un ejemplo:

La alotropía es la propiedad química que poseen determinados elementos de presentarse bajo distintas estructuras moleculares. Se encuentra en elementos que tienen una misma composición, pero aspectos diferentes, debe presentarse en el mismo estado de la materia y es característico del sólido. Pongamos por caso el carbono, que se presenta como grafito, diamante y fulereno. La explicación de sus diferencias la hallamos en cómo están dispuestos los átomos en el espacio: en el diamante cada átomo se une a otros cuatro y están ordenados en forma de tetraedro, lo que lo da la dureza; en el grafito los átomos están dispuestos en capas superpuestas, cada átomo está unido a otros tres de la misma capa con más intensidad y a uno de la capa próxima en forma más débil, esto es lo que explica por qué el grafito es blando y untuoso al tacto.

Los nanotubos de carbono son una variedad alotrópica del carbono, como el grafito o el diamante. Su estructura se puede considerar procedente de una lámina de grafito enrollada sobre sí misma, según el grado de enrollamiento y la estructura de la lámina original, puede haber tubos de distinto diámetro y geometría interna.

Ver también: La materia y el átomo

Tienen un amplio margen de comportamiento desde un punto de vista eléctrico, pueden ser desde semiconductores hasta, en algunos casos, superconductores, esto se debe fundamentalmente a relaciones geométricas, es decir, en función de su diámetro, torsión y número de capas. Dentro de sus propiedades mecánicas encontramos que la estabilidad y robustez que existe entre los enlaces de los átomos los hacen la fibra más resistente que se puede fabricar hasta el día de hoy. Son capaces de deformarse notablemente y mantener un régimen elástico; es comúnmente aceptada la afirmación de
que los nanotubos son diez veces más resistentes que el acero, y seis veces más ligeros, aunque se trata de un material todavía poco conocido, y estos valores podrían variar.

Existen dos enfoques principales en nanotecnología: el de bottom up, en el cual lo que se busca es a partir de componentes más pequeños crear montajes complejos; el otro es el de top down, que busca crear dispositivos más pequeños a partir de otros más grandes que se ocupen de su ensamblaje.

La nanotecnología todavía no se ha introducido en la producción industrial, sin embargo, ya existen algunas aplicaciones prácticas, por ejemplo, por su gran capacidad como conductores y emisores de electrones se está investigando para poder incorporar esta tecnología en las pantallas de las computadoras o televisiones; en Estados Unidos se ocupan tubos de carbono de tamaño nanométrico para la iluminación de estadios, o en Japón se fabrican paneles luminosos a partir de materiales semiconductores con nanoestructuras.

Por la poca energía que consumen los dispositivos de este tipo y por la facilidad para colocarlos en cualquier lugar, se espera que lleguen a estar presentes en todos los ámbitos de nuestra vida cotidiana. Las posibilidades van desde dispositivos que permitan que los tejidos de la ropa detecten las condiciones ambientales y se vuelvan permeables o impermeables, hasta sistemas que detecten la existencia de células cancerosas y las eliminen; ya existe un plástico que se autoregenera cuando se rompe, su composición nanométrica consta de esferas de dos tipos, unas contienen una resina y las otras el catalizador correspondiente, cuando el plástico se quiebra también lo hacen las esferas y sus contenidos se mezclan como en un pegamento epoxi (los que constan de dos materiales que, al mezclarse, se endurecen).

La nanotecnología involucra a la Química, la Bioquímica, la Biología molecular, la Física, las Matemáticas, la tecnología de la Ingeniería Electrónica, la Informática y muchas otras, por lo que se la ve como un campo multidisciplinar y de convergencia de ciencias altamente especializadas, asimismo se cree que puede tener gran influencia en la economía, los sistemas de producción, las guerras y la vida cotidiana.

Una gran cantidad de preguntas y preocupaciones han surgido por los posibles efectos y aplicaciones que la nanotecnología podría tener, así como por las medidas que deben ser tomadas para prevenir riesgos. El Centro para la Nanotecnología Responsable (CRN, por sus siglas en inglés) sugiere que los nuevos desarrollos podrían resultar en armas de destrucción masiva que no se podrían rastrear, cámaras controladas por el gobierno o armas diseñadas lo suficientemente rápido como para desequilibrar la carrera armamentista.

La investigación en nanotoxicología indica que uno de los campos de atención deben ser los efectos que la producción y el uso a nivel industrial de nanomateriales podrían tener en la salud de la humanidad y el ambiente. Grupos como el CRN recomiendan que la nanotecnología, por las razones mencionadas, sea especialmente regulada por los gobiernos. Otros grupos argumentan que la regulación exagerada entorpecería las investigaciones que podrían ayudar en gran manera a la humanidad.

Algunos de los productos con nanopartículas recientemente creados pueden tener consecuencias imprevistas. Los investigadores han descubierto que las nanopartículas de plata utilizadas en los calcetines para evitar el mal olor, son liberadas cuando son lavados con posibles consecuencias negativas. Estas partículas podrían destruir las bacterias que son benéficas para descomponer la materia orgánica en las plantas de tratamiento de desperdicios o granjas.

Cabe mencionar que muchas de las aplicaciones de la nanotecnología todavía son hipotéticas y están en fase de investigación y desarrollo, éstas son algunas de las más prometedoras:

• Limpieza del agua: filtros físicos con poros de escalas nanométricas podrían eliminar el 100% de las bacterias y virus.
• Almacenamiento, producción y conversión de energía.
• La nanorobótica es una rama todavía hipotética, se ocuparía de diseñar y crear robots en una escala nano, una de sus aplicaciones potenciales estaría en la nanomedicina y consistiría en el diagnóstico anticipado y combate del cáncer. Se espera poder inyectar al paciente estos nanorobots para combatir las células malas, también podrían tener otras aplicaciones como microcirugías o administrar medicamentos.
• Para remediar la contaminación atmosférica.
• Producción agrícola.
• Para el procesamiento de alimentos, etcétera.

Su impacto podría ser comparable al de la Revolución industrial, pero a diferencia de aquélla, los efectos de ésta no pueden ser previstos en pocos años y la humanidad está desprevenida ante tales riesgos:

• Puede ocurrir una nueva carrera armamentista, una competencia entre países por desarrollar armas y aparatos de espionaje que sean más pequeños, potentes y numerosos.
• La sobreexplotación de productos baratos podría causar graves daños al medio ambiente.
• La producción poco costosa y la multiplicidad de diseños en los productos podría generar grandes cambios en la economía.
• Según el CRN, algunas consecuencias podrían poner en riesgo la existencia de la humanidad, otros podrían producir grandes cambios sin causar la extinción de la especie; una combinación de varios podría empeorar la gravedad de cada uno y las soluciones que se plantean deben tomar en cuenta el impacto que tendrían sobre los demás.

¿Cómo funciona una central generadora nucleoeléctrica?

El ser humano siempre ha mantenido una relación estrecha con la energía. Desde su primer contacto con el fuego se dio cuenta de sus múltiples aplicaciones y, por lo tanto, de su valor. Por ello siempre ha tratado no sólo de conservar la energía, sino también de manejarla y obtenerla de distintas fuentes. Por ejemplo, actualmente obtenemos energía del sol, de combustible fósiles, del viento o de reacciones nucleares. Muchas son las ideas que rondan el tema, pero en esta ocasión vamos a mostrarte cómo funciona en realidad la energía nuclear.

La evolución de la humanidad ha estado ligada a la utilización de la energía en sus distintas formas. Sin lugar a dudas, el descubrimiento del fuego, su producción y control marcan un acontecimiento importante en la historia de la sociedad. Cada vez que el hombre descubre una nueva fuente de energía o crea un procedimiento distinto para obtenerla, produce grandes avances tecnológicos y sociales.

Por mencionar algunos recordemos que el aprovechamiento de la fuerza de tracción de los animales permitió el desarrollo de la agricultura y, como consecuencia, algunos pueblos se volvieron sedentarios; la utilización de la energía del viento dio un fuerte impulso a la navegación, al comercio y al intercambio de ideas y conocimientos entre los pueblos de la antigüedad. Gracias a la invención de la máquina de vapor los métodos de producción artesanal pasaron a ser masivos, lo que desembocó en la Revolución Industrial a fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX. En el siglo XX dimos un gran salto en este campo gracias a los avances en la física nuclear.

Para producir energía eléctrica basta con mover una serie de espiras de cobre (bobina) en el seno de un campo magnético inducido por un imán. En las terminales de la bobina se generará un voltaje. Al conjunto formado por el campo magnético y la bobina se lo denomina generador, es una máquina que transforma la energía mecánica utilizada para mover la bobina en energía eléctrica. La electricidad no es más que energía mecánica transformada.

Siguiendo este principio, el hombre ha podido obtener gran parte de la electricidad que requiere empleando diferentes medios de generación, una idea común es que cuando decimos nucleoeléctrica obtenemos la energía del uranio, y en realidad es el agente que produce el vapor para mover el conjunto generador.

Existen varios tipos de centrales generadoras de energía eléctrica, entre ellas podemos mencionar: termoeléctricas, de turbogas, de ciclo combinado, de diesel, carboeléctricas, geotermoeléctricas, eólicas, solares y nucleoléctricas.

Central generadora de ciclo combinado

Central genaradora carboeléctrica

Central generadora hidroeléctrica

Toda la materia del universo está formada por moléculas que, a su vez, están constituidas por átomos, pequeñísimas unidades que durante mucho tiempo se consideraron indivisibles. En la actualidad sabemos que los átomos están constituidos por protones y neutrones en el núcleo, y electrones que giran alrededor de éste. El protón y neutrón tienen prácticamente la misma masa, pero se diferencian en que el primero posee una carga eléctricamente positiva y el segundo carece de carga. Protones y neutrones fuertemente unidos entre sí integran lo que se denomina núcleo del átomo, cuya masa es casi igual a la suma de las masas de los protones y neutrones que lo componen. La carga eléctrica total del núcleo es positiva y es igual a la suma de las cargas de sus protones.

Los experimentos sobre la radioactividad (propiedad de emitir radiaciones) de ciertos elementos como el uranio, el polonio y el radio, llevados a cabo a fines del siglo XIX por Henri Becquerel, Pierre y Marie Curie, condujeron en 1902 al descubrimiento del fenómeno de la conversión de un átomo en otro diferente a partir de una desintegración espontánea que ocurría con gran desprendimiento de energía.

Poco después, en 1905, los estudios de Einstein explicaron que dicho desprendimiento de energía era el resultado de la transformación de pequeñísimas cantidades de masa de acuerdo con la equivalencia E=mc². Ambos hechos condujeron a la conclusión de que si se lograba desintegrar a voluntad los átomos de algunos elementos, seguramente se podría obtener cantidades fabulosas de energía.

Una central nucleoeléctrica es una instalación industrial donde se transforma la energía contenida en los núcleos de los átomos en energía eléctrica utilizable. Mientras que en una termoeléctrica el calor se obtiene quemando combustibles fósiles o en una geotérmica, extrayendo vapor natural del subsuelo, en una nucleoeléctrica el calor se obtiene a partir de la fisión nuclear en un reactor.

Mediante el bombardeo con neutrones a los núcleos de los átomos de uranio 235 (U235) se consigue que los núcleos capturen al neutrón y se fisionen (dividan) posteriormente en dos fragmentos; la fisión de cada uno de estos núcleos tiene como resultado un gran desprendimiento de energía calorífica y la liberación de dos o tres nuevos neutrones, que se aprovechan para fisionar otros núcleos similares, a esto se le llama reacción en cadena.

En los reactores de Agua Hirviente (que es uno de muchos tipos que hay) el calor producido por la reacción es utilizado para hervir agua de alta pureza en el interior de un reactor, el vapor que surge es utilizado para hacer girar una turbina acoplada al generador, el cual producirá la electricidad.

Un reactor nuclear consta de los siguientes elementos esenciales: combustible, moderador, refrigerante y material de control. El combustible que se utiliza es uranio 235 (U₂₃₅) en forma de dióxido de uranio (UO₂), con éste se fabrican pequeñas pastillas cilíndricas que se encapsulan en un tubo hermético de aleaciones especiales de circonio (zircaloy), su función es contener los productos de la fisión, además de proteger las pastillas de la corrosión y erosión del fluido refrigerante.

El papel de moderador y refrigerante está a cargo del agua de alta pureza que mantiene inundado el núcleo del reactor. Lo que requiere moderarse es la velocidad de los neutrones producto de la fisión (del orden de 20 000 km/s) mediante choques elásticos para conseguir que éstos estén en condiciones de producir nuevas fisiones (velocidad del orden de 2 km/s) y establecer una reacción en cadena cuya intensidad determinará la cantidad de calor generado en el reactor, dicho calor será evacuado por el agua de alta pureza, por ello también funciona como refrigerante.

El material de control está representado por el carburo de boro contenido en las 109 barras cruciformes de control, el boro tiene la propiedad de atrapar neutrones, lo que lo hace apto para cumplir esta función tan importante en la operación segura del reactor, además son parte activa de un sistema de seguridad que se anticipa a cualquier anormalidad en los parámetros más importantes del reactor deteniendo de inmediato la reacción en cadena.

Los distintos combustibles, moderadores, refrigerantes y materiales de control, que pueden ser utilizados y combinados de diferente manera, han permitido el desarrollo de muchos tipos de reactores, por ejemplo: de agua ligera a presión (PWR, por sus siglas en inglés), de agua pesada a presión (PHWR o CANDU), enfriados por bióxido de carbono y moderados por grafito (GCR), rápidos de cría enfriados por sodio (LMFBR), etcétera.

Entre las ventajas que presentan las centrales nucleoeléctricas encontramos:

1. Genera grandes cantidades de energía con pequeñas cantidades de combustible: 1 pastilla equivale a 808 kg de carbón, 4 barriles de petróleo ó 481 m3 de gas.
2. Cuesta casi lo mismo que el carbón, por lo tanto no es costosa
3. La energía nuclear es segura y confiable
4. No produce humo o dióxido de carbono, por lo que no contribuye a aumentar el efecto invernadero
5. Produce pequeñas cantidades de desperdicios
6. No produce lluvia ácida.

Ver también: La energía nuclear

También existen algunas desventajas:

1. En México todavía no producimos uranio enriquecido
2. Manejar energía nuclear siempre conlleva un riesgo, por lo que se requiere gran inversión en el área de seguridad
3. Hay que ser cuidadosos con el manejo de desperdicios nucleares. Deben ser enterrados y sellados durante varios años para permitir que la radioactividad disminuya

Partes de un reactor nuclear

Para ilustrar todo lo anterior veamos el ejemplo de la única planta nuclear existente en México, Laguna Verde:

La Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde se encuentra en la costa del Golfo de México en el km. 42.5 de la carretera federal Cardel-Nautla en el municipio de Alto Lucero, en el estado de Veracruz. Geográficamente se halla a 60 km al noroeste de la ciudad de Xalapa, a 70 km al noroeste del Puerto de Veracruz y a 290 km al Noroeste de la Ciudad de México.

Está conformada por dos unidades, cada una con capacidad de 682.44 MWe; los reactores son tipo Agua Hirviente (BWR-5) y la contención MARK II de ciclo directo. El sistema nuclear de suministro de vapor fue provisto por la General Electric Co., y el turbogenerador por la Mitsubishi Heavy Industries.

La vasija del reactor (1) es un recipiente que trabaja a presión y está construido de acero al carbón con un recubrimiento interno de acero inoxidable, tiene una altura aproximada de 21 m y un diámetro de 5.3 m, su espesor varía de 13 a 18 cm. Dentro de ésta se encuentra el núcleo (2),compuesto de 444 ensambles de combustible, cada uno consta de un arreglo de varillas que contienen pastillas de dióxido de uranio enriquecido aproximadamente hasta el 4.9% con uranio 235. Las pastillas tienen un tratamiento especial para soportar altas presiones y temperaturas, y las varillas que las contienen se fabrican de una aleación especial de zirconio conocida como zircaloy, con un punto de fusión cercano a los 2000 0C. Dentro de las varillas se produce la fisión nuclear en cadena, que libera calor, la regulación de las fisiones estará a cargo de las barras de control (3) y el sistema de recirculación del reactor (7). El calor se utiliza para calentar agua y convertirla en vapor, el cual se dirige por las tuberías a la turbina de alta presión (8) y después a las de baja presión (9).

Debido al proceso de expansión de que sufre el vapor al llegar a la turbina se tiene como resultado vapor a alta velocidad, que impulsa a los álabes de las turbinas, con lo que se obtiene la energía mecánica para mover el generador eléctrico (10). La electricidad generada pasa a través de un transformador (15) para ser enviada a la red eléctrica nacional (16).

Después de mover las turbinas, el vapor se dirige al condensador (12), donde regresa a su estado líquido al ceder su calor al agua de mar tomada del Golfo de México (13) usada como refrigerante. Esta agua regresa al mar (obra de descarga, 14) a través de un canal abierto de 1680 m de longitud para disipar el calor. El líquido producto de la condensación del vapor es enviado mediante bombas (11) al reactor.

Es condición obligada que el personal sea calificado y que la operación esté sujeta a una estrecha supervisión a cargo de algún organismo independiente que vigile continuamente el cumplimiento estricto de las normas vigentes, en el caso de México el organismo regulador es la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias (CNSNS), que depende de la Secretaría de Energía.

Laguna Verde cuenta con sistemas para garantizar la operabilidad de la planta sin que haya repercusiones negativas en el exterior.

Los sistemas de seguridad de la planta están conformados por diferentes barreras: contenedor primario (de forma cilíndrico-cónico, tiene 1.5 m de espesor y está hecho de acero y concreto, tiene 10 capas de varilla de 2 ¼" de diámetro, y está provisto de un forro de interior de acero de 1 cm de espesor), contenedor secundario (rodea al primario y es conocido como edificio del reactor, está construido de concreto y varillas de acero, tiene paredes de 60 cm de espesor del nivel del suelo hacia arriba y 120 cm en la parte subterránea, la presión en el interior siempre es menor que la atmosférica gracias al sistema de ventilación y aire acondicionado de la instalación), vasija del reactor y varillas de zircaloy; por los sistemas de enfriamiento; los sistemas de protección y control del reactor; la vigilancia de la radiación y los sistemas de control de residuos radiactivos.

La energía eléctrica, la materia y la energía

Para comprender el funcionamiento de las instalaciones eléctricas residenciales debemos comprender a la electricidad. Sabemos que la electricidad es energía, energía eléctrica, así como también son energía la luz (energía luminosa), el calor (energía calorífica), el sonido (energía sonora) y el movimiento (energía mecánica). Pero la energía eléctrica como tal no nos sirve para nada. Se vuelve útil hasta que entra a los aparatos electrodomésticos y en ellos se transforma en esos otros tipos de energía (luz, calor, sonido, movimiento) que nos proporcionan comodidades.

Entonces, para comprender la electricidad debemos comprender a la energía. Pero la energía es imposible de ver o tocar. Por ejemplo, nadie puede agarrar con las manos el sonido, doblarlo y meterlo en el bolsillo, ya que la energía es en sí invisible. Sin embargo podemos percibirla a través de su acción sobre la materia. Por lo tanto, para conocer, comprender y controlar a la energía, tenemos que comprender primero a la materia.

Ver también: 6 tipos de energías renovables

Se dice que la materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, se puede presentar en diferentes estados en la naturaleza (sólido, líquido, gaseoso) y puede manifestar varias propiedades físicas. Por ejemplo, tomemos una galleta de chocolate. Esta galleta tiene una serie de propiedades físicas (color, olor, sabor, textura, temperatura) que la hacen única y diferente de las demás galletas. Si la partimos a la mitad, cada parte seguirá teniendo las mismas propiedades. Si la partimos nuevamente, cada porción habrá cambiando en tamaño, pero seguirá conservando las mismas propiedades físicas. Si seguimos partiendo la galleta podríamos llegar a obtener la partícula más pequeña, casi imperceptible, que todavía conserve todas las propiedades físicas de la galleta original. Esta última partícula que conserva todas las propiedades físicas de la materia original reciben el nombre de molécula. Existen moléculas famosas, como la del agua (H₂O, una mezcla de hidrógeno y oxígeno) o la de la sal (NaCl, o cloruro de sodio).

Como podemos observar con los ejemplos del agua y la sal, las moléculas están formadas por la unión de otras partículas más pequeñas. En el caso del agua tenemos  las del hidrógeno y el oxígeno, y en el caso de la sal tenemos las del cloro y el sodio). Estos "ingredientes básicos" reciben el nombre de elementos químicos. A diferencia de las moléculas, que están formadas por la unión de partículas diferentes, los elementos químicos son un tipo de materia constituida por partículas de la misma clase, todas iguales.

Antiguamente se pensaba que las partículas que formaban a los elementos era indivisibles, por eso recibieron el nombre de átomos (del griego ἄτομον o "átomon", que significa "sin división"). Como las moléculas que forman la materia están hechas de átomos, podemos concluir que toda la materia en el universo está hechas de átomos. Por lo tanto, para comprender a la electricidad, debemos comprender a los átomos.

Si te gustó el artículo, tengo un anuncio que te puede interesar 👇