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Avances recientes en la comprensión de la constitución de la materia

📄 teoria ciencias-naturales 🎓 secundaria · 2° Secundaria México 🇲🇽 MX 🗣 Español
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Página 142 de Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico.   Libro de Educación Secundaria Grado 2°  Ciclo Escolar 2025 - 2026
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Respuesta rápida

  1. Distinto arreglo atómico del carbono. 2. Átomos atrapados (boro→azul, nitrógeno→amarillo). 3. Red hexagonal; duro, flexible, ligero, resistente. 4. Gueim y Novosiólov, 2004; Nobel de Física 2010.
📚 theory ciencias-naturales ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 142

Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026

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Ejercicio 1

Explica por qué el diamante y el grafito, estando formados principalmente por carbono, presentan propiedades tan distintas.

  1. Ambos materiales están compuestos mayoritariamente por átomos de carbono.
  2. La diferencia no está en el elemento químico, sino en su arreglo estructural.
  3. En el diamante, los átomos de carbono están muy cerca entre sí y forman una estructura cúbica, lo que lo hace muy duro.
  4. En el grafito, los átomos se acomodan en capas semejantes a una colmena de varios pisos, lo que permite que se deslicen y sea suave.
Respuesta

Porque sus átomos de carbono se organizan de manera diferente: el diamante en estructura cúbica y el grafito en capas hexagonales.

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Ejercicio 2

¿Qué determina el color de un diamante?

  1. La composición mayoritaria del diamante es carbono.
  2. Durante su formación quedan atrapados átomos de otros elementos en su interior.
  3. Esos átomos extraños modifican la forma en que el diamante interactúa con la luz.
  4. Por ejemplo, un diamante azul contiene átomos de boro y uno amarillo contiene nitrógeno.
Respuesta

El color se debe a átomos de otros elementos atrapados en su estructura; el boro produce color azul y el nitrógeno, amarillo.

3
Ejercicio 3

Describe la estructura del grafeno y menciona tres de sus propiedades.

  1. El grafeno está compuesto de carbono.
  2. Sus átomos de carbono se unen formando celdas hexagonales.
  3. Esa red hexagonal le da propiedades especiales.
  4. Es duro, flexible, ligero y muy resistente, incluso 200 veces más que el acero.
Respuesta

El grafeno es una red de átomos de carbono en celdas hexagonales; es duro, flexible, ligero y muy resistente.

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4
Ejercicio 4

¿Quiénes descubrieron el grafeno y en qué año? ¿Qué reconocimiento recibieron?

  1. El grafeno fue descubierto en 2004.
  2. Sus descubridores fueron los científicos rusos Andréi Gueim (1958) y Konstantín Novosiólov (1974).
  3. En 2010 recibieron el premio Nobel de Física por dicho descubrimiento.
Respuesta

Andréi Gueim y Konstantín Novosiólov lo descubrieron en 2004 y en 2010 ganaron el premio Nobel de Física.

Contenido de la página

Avances recientes en la comprensión de la constitución de la materia

Poco a poco, con los avances científicos y tecnológicos, ha sido posible descifrar el comportamiento de los materiales y aprender a manipularlos para el beneficio de la humanidad.

Las propiedades finales de dichos materiales dependen tanto de los elementos que los componen como de su arreglo estructural. Por ejemplo, el diamante es una piedra preciosa que normalmente es incolora; sin embargo, existen diamantes de diferentes colores.

Al analizar detenidamente la estructura de los diamantes, se puede decir que aunque su composición mayoritaria es carbono, el color está determinado por átomos de otros elementos que se quedan atrapados en su interior. Por ejemplo, un diamante azul tiene átomos de boro y un diamante amarillo de nitrógeno.

Tanto los diamantes, los cuales son piedras preciosas, como el grafito que se utiliza en los lápices están compuestos principalmente de carbono, pero tienen varias características distintas: los diamantes son duros, mientras el grafito es suave.

La razón de dichas diferencias se encuentra en cómo se acomodan los átomos de carbono en ambos materiales. En los diamantes, los átomos están muy cerca entre sí y forman una estructura cúbica; en el grafito, los átomos se acomodan como si se encontraran en una colmena de varios pisos.

El estudio de las propiedades de la materia permite manipular la estructura de los objetos. Un caso particular es el del grafeno, descubierto en 2004 por los científicos rusos Andréi Gueim (1958) y Konstantín Novosiólov (1974), quienes, en 2010, ganaron el premio Nobel de Física por dicho descubrimiento.

El grafeno es un material que, al igual que el diamante y el grafito, está compuesto de carbono; su estructura está formada por átomos de carbono unidos en celdas hexagonales, como se muestra en la imagen del lado derecho y en la de la siguiente página. Este material es duro, flexible, ligero y muy resistente, incluso 200 veces más que el acero.

Ejemplos resueltos

Explica por qué el diamante y el grafito, siendo ambos carbono, tienen propiedades distintas.

Porque sus átomos de carbono se acomodan de manera diferente: en el diamante forman una estructura cúbica muy compacta, mientras que en el grafito se organizan en capas hexagonales que se deslizan entre sí.

Tabla

Material Composición Estructura Propiedades
Diamante Carbono Cúbica Muy duro, incoloro o coloreado por impurezas
Grafito Carbono Capas hexagonales Suave, se usa en lápices
Grafeno Carbono Celdas hexagonales Duro, flexible, ligero, 200 veces más resistente que el acero

Diagrama

graph TD
  A[Carbono] --> B[Diamante]
  A --> C[Grafito]
  A --> D[Grafeno]
  B --> B1[Estructura cúbica]
  B --> B2[Duro]
  C --> C1[Capas hexagonales]
  C --> C2[Suave]
  D --> D1[Celdas hexagonales]
  D --> D2[Duro, flexible, ligero]

Glosario (4)

Arreglo estructural
Forma en que se distribuyen y unen los átomos dentro de un material.
Grafeno
Material de carbono formado por átomos unidos en celdas hexagonales, muy resistente y flexible.
Grafito
Forma del carbono que se usa en los lápices; sus átomos se acomodan en capas.
Diamante
Piedra preciosa de carbono con estructura cúbica, muy dura.

Preguntas para practicar

¿Por qué es importante conocer la estructura de los materiales?

Porque permite manipular sus propiedades y diseñar nuevos materiales con aplicaciones útiles, como el grafeno, que es más resistente que el acero.

Temas y conceptos clave

Constitución de la materiaArreglo estructural de los átomosAlótropos del carbonoGrafenoArreglo estructuralEstructura cúbicaCeldas hexagonalesAlotropíaNanomaterial
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Figuras de la página (3)

Diamante azul facetado sobre fondo oscuro.
Figura 1 image
Punta de lápiz de grafito escribiendo.
Figura 2 image
Representación de la red hexagonal del grafeno.
Figura 3 image

Preguntas que la gente también hace

¿Por qué el diamante y el grafito son tan diferentes si ambos son carbono?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué es el grafeno y para qué sirve?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Quiénes ganaron el premio Nobel de Física en 2010 y por qué?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • Concepto de átomo y elemento químico
  • Nociones básicas de enlaces químicos
  • Identificar el carbono como elemento
Siguiente tema sugerido
Aplicaciones del grafeno y otros nanomateriales en la tecnología
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 2160 caracteres

Avances recientes en la comprensión de la constitución de la materia

Poco a poco, con los avances científicos y tecnológicos, ha sido posible des cifrar el comportamiento de los materiales y aprender a manipularlos para el benefi cio de la humanidad.

Las propiedades finales de dichos materiales dependen tanto de los elementos que los componen como de su arreglo estructural. Por ejemplo, el diamante es una piedra preciosa que normalmente es incolora; sin embargo,existen diamantes de diferentes colores.

Al analizar detenidamente la estructura de los diamantes, se puede decir que aunque su composición mayoritaria es carbono,el color está determinado por átomos de otros elementos que se quedan atrapados en su interior. Por ejemplo, un diamante azul tiene átomos de boro y un diamante amarillo de nitrógeno.

Tanto los diamantes, los cuales son piedras preciosas, como el grafi to que se utiliza en los lápices están compuestos principalmente de carbono, pero tienen varias características distintas:los diamantes son duros, mientras el grafi to es suave.

La razón de dichas diferencias se encuentra en cómo se acomodan los átomos de carbono en ambos materiales. En los diamantes, los átomos están muy cerca entre sí y forman una estructura cúbica; en el grafito, los átomos se acomodan como si se encontraran en una colmena de varios pisos.

El estudio de las propiedades de la materia permite manipular la estructura de los objetos. Un caso particular es el del grafeno, descubierto en 2004 por los cientifi cos rusos Andréi Gueim (1958) y Konstantín Novosiólov (1974), quienes, en 2010, ganaron el premio Nobel de Física por dicho descubrimiento.

El grafeno es un material que, al igual que el diamante y el grafito, está compuesto de carbono; su estructura estáformada por átomos de carbono unidos en celdas hexagonales, como se muestra en la imagen del lado derecho y en la de la siguiente página. Este material es duro, fexible,ligero y muy resistente, incluso 200 veces más que el acero;

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