Materia Y Energía

MATERIA

Todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, está formado por un componente común: la materia. Normalmente, para referirnos a los objetos usamos términos como materia, masa, peso, volumen. Para clarificar los conceptos, digamos que:

Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio;

Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo;

Volumen es el espacio ocupado por la masa

Cuerpo es una porción limitada de materia.

Ley de Conservación de la Masa

Cuando las moléculas se alejen unas de otras o se acerquen, se muevan o queden más juntas, la cantidad total de sustancia sigue siendo la misma. Durante los cambios físicos la masa se conserva.

En el caso de las reacciones químicas, las moléculas se rompen y dan lugar a otras nuevas, pero los átomos no desaparecen, ni tampoco aparecen otros nuevos. La cantidad total de átomos no cambia y, en consecuencia, la masa permanece constante.

En otras palabras, la cantidad de materia inicial es igual a la cantidad de materia final: la suma de las masas de los reactivos es exactamente igual a la suma de las masas de los productos.

Tanto en los cambios físicos como en los químicos, la cantidad total de materia es la misma; es decir, la masa se conserva.

Ejemplo: si medimos la masa de un cubito de hielo en el momento de sacarlo del congelador y, luego de fundido, volvemos a determinar la masa de agua liquida, comprobaremos que en ambos casos la masa es la misma. Si hacemos evaporar esa cantidad de agua y recogemos el vapor dentro de un globo, la masa del gas obtenido será igual que la masa de agua liquida antes de la evaporación.

Propiedades de la materia

Se entiende por propiedad de la materia, simplemente alguna descripción de algún tipo. Son las cualidades de la materia, que pueden afectar directa o indirectamente nuestros sentidos.

Por ejemplo: observando un trozo de hierro vemos su color, su resistencia al rayado, podemos pesarlo, determinar su volumen, comprobar como se comporta frente a un ácido, etc.

Son muchas las descripciones de este tipo que podemos acumular acerca de una determinada sustancia y cuanto mayor sea el número de propiedades conocidas, más será lo que sabremos en general de dicha sustancia para poder identificarla o caracterizarla.

Propiedades Físicas: Son las que se manifiestan como respuestas a estímulos que no cambian la composición de la sustancia. Estas propiedades se estudian sin relacionar la sustancia con otras sustancias químicas específicas. Entre las propiedades físicas se incluyen: masa, densidad, estado de agregación, forma cristalina, punto de fusión, etc.

Propiedades Químicas: Son las que se manifiestan como respuestas a estímulos que cambian la composición de la sustancia. Estas propiedades se estudian observando el comportamiento de la sustancia, cuando se la coloca en contacto con otras bajo diversas condiciones o por acción de energía externa. Se asocian a las reacciones químicas.

Se comprende que cuando se determina la masa o la densidad de un trozo de hierro (propiedades físicas), antes y después de las determinaciones el material es hierro. En cambio, si el trozo de hierro se introduce en un ácido mineral (ácido clorhídrico por ejemplo) se pondrá de manifiesto una propiedad química del metal, ya que luego de la interacción los materiales que aparecen no son hierro ni ácido clorhídrico. La composición de ambos materiales iniciales se ha visto alterada.

Ninguna propiedad sencilla sirve por sí sola para reconocer una clase de materia (sustancia); para ello es necesaria la relación de varias propiedades, entre ellas las químicas.

Dependiendo de la cantidad de materia analizada, las propiedades físicas se clasifican en:

Propiedades Extensivas o Generales: son aquellas que dependen de la cantidad de materia. Estas propiedades las poseen todas las sustancias de manera general; por ejemplo peso, masa y volumen. Si un recipiente contiene 1 litro de agua y otro 10 litros de agua, es posible comprobar que la cantidad de agua en el segundo recipiente tiene mayor peso y volumen.

V = f (m)

P = f (m)

Volumen y peso son funciones de la masa.

Propiedades Intensivas o Específicas: son aquellas que no dependen de la cantidad de materia considerada.

Son ejemplos de propiedades intensivas:

- Densidad: es una relación entre la masa y el volumen de un cuerpo, y su valor se calcula obteniendo el cociente entre la masa y el volumen:

- Peso específico: relación entre el peso de una sustancia y su volumen.

Su expresión de cálculo es:

Siendo:

, el peso específico;

, el peso de la sustancia;

, el volumen de la sustancia;

, la densidad de la sustancia;

, la aceleración de la gravedad.

- Puntos o temperaturas de ebullición y fusión: es la temperatura a la cual hierve un líquido. Esta temperatura será siempre la misma si se la mide en condiciones de presión atmosférica normal, sin importar que cantidad de material se considere.

- Conductividad térmica y eléctrica: es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor.

- Índice de refracción: es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo.

- Forma cristalina: es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones.

Casi todas estas propiedades son expresables cuantitativamente y se miden con exactitud en el laboratorio, quedando definidas por una magnitud que se conoce como constante física (con las cuales se confeccionan tablas). Estas, en determinadas condiciones, caracterizan a una sustancia.

Estados de agregación de la materia (Ver Anexo figura Nº 1)

En física y química se observa que, para cualquier sustancia o elemento material, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen.

Todos los estados de agregación poseen propiedades y características diferentes, los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática.

Estado Sólido

Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica.

Las sustancias en estado sólido presentan características como:

 Cohesión elevada.

 Forma definida.

 Incompresibilidad (no pueden comprimirse).

 Resistencia a la fragmentación.

 Fluidez muy baja o nula.

 Algunos de ellos se subliman (yodo).

 Volumen constante (hierro).

Estado Líquido

Si se incrementa la temperatura, el sólido va perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos.

El estado líquido presenta las siguientes características:

 Cohesión menor.

 Movimiento energía cinética.

 No poseen forma definida.

 Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.

 En el frío se contrae (exceptuando el agua).

 Posee fluidez a través de pequeños orificios.

 Puede presentar difusión.

 Volumen constante.

Estado Gaseoso

Incrementando aún más la temperatura, se alcanza el estado gaseoso. Las moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.

El estado gaseoso presenta las siguientes características

 Cohesión casi nula.

 No tienen forma definida.

 Su volumen es variable dependiendo del recipiente que lo contenga.

 Pueden comprimirse fácilmente.

 Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor.

 Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.

 Ejercen movimiento ultra dinámico.

Estado Plasmático

El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.

En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el

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