Materia, estructura y periodicidad

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UNIDAD 1. MATERIA, ESTRUCTURA Y PERIODICIDAD.

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS A DESARROLLAR:

• Clasifica la materia en sus diferentes estados de acuerdo a sus propiedades físicas y químicas.

• Relaciona y utiliza las bases de la química moderna en su aplicación para el conocimiento de la estructura atómica.

• Interpreta la tabla periódica para relacionar sus propiedades con el comportamiento químico e identificar los riesgos asociados con los elementos.

1.1 MATERIA: ESTRUCTURA, COMPOSICIÓN, ESTADOS DE AGREGACIÓN Y CLASIFICACIÓN POR PROPIEDADES.

La química es la herramienta encargada de explicar la estructura, composición y propiedades de la materia. Es importante definir que la materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y posee masa (la masa es una magnitud física que se cuantifica en kilogramos de acuerdo al sistema Internacional de Unidades, esta nos expresa la cantidad de materia que está contenida en un objeto).

Para describir la forma en que está estructurada la materia se debe analizar su composición, debido a que sus propiedades son la base de sus características y por tanto de su comportamiento y los cambios de estado que experimenta. Por ello es importante analizar las propiedades de los elementos químicos, pues a partir de sus características físicas y químicas (que se exponen desde su ubicación en la tabla periódica), se pueden hacer inferencias sobre el comportamiento de los materiales bajo diferentes parámetros ambientales.

1.2 SUSTANCIAS PURAS: ELEMENTOS Y COMPUESTOS.

        La manifestación de la materia es muy importante en las transformaciones químicas, ya que siempre existen cambios en clase y cantidad de energía, asociados a los cambios de masa. La energía se define como la capacidad de producir un trabajo, donde trabajo significa el mover la masa para vencer una fuerza. Actualmente la energía es considerada como el principio de actividad interna de la masa.

        Los elementos son substancias simples que pueden descomponerse por métodos químicos ordinarios en algo más sencillo. En la actualidad se conocen 118 elementos diferentes, 92 de los cuales son naturales y el resto son artificiales. La mayoría son sólidos, cinco son líquidos en condiciones ambientales y doce son gases.

        La mínima unidad de material que puede existir representando las características de un elemento, es el átomo. Un elemento tiene átomos iguales entre sí y diferentes a los de otro elemento.

        Los compuestos son sustancias que resultan de la unión química de dos o más elementos en proporciones definidas, se combinan de tal manera que ya no es posible identificarlos por sus propiedades originales e individuales y sólo una acción química los puede separar. Los compuestos se representan por fórmulas y la mínima unidad material que puede existir representando las características del compuesto, es la molécula.

Algunos ejemplos de compuestos son:

1.3 DISPERSIONES O MEZCLAS.

        A la fecha no se ha podido obtener una definición clara y sencilla de los que es la materia. Algunos autores la definen como “todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa”. Todo lo que constituye el Universo es materia. Existen dos tipos de materia, la materia homogénea y la heterogénea. La materia homogénea es uniforme en su composición y propiedades (es igual en toda su masa), mientras que la materia heterogénea no es uniforme en su composición ni en sus propiedades (consta de dos o más porciones o fases físicamente distintas y distribuidas de manera irregular).

        La materia homogénea se divide en tres categorías: mezclas homogéneas, disoluciones y sustancias puras. Una mezcla homogénea está constituida por dos o más sustancias puras cuyas propiedades pueden variar sin límite alguno en ciertos casos (como en el caso de los gases). Las mezclas son el resultado de la unión física de dos o más substancias (elementos o compuestos) que al hacerlo conservan sus propiedades individuales. La composición de las mezclas es variable y sus componentes siempre podrán separarse por medios físicos o mecánicos.

        Las disoluciones son mezclas compuestas por gases, líquidos o solidos disueltos en líquidos, es siempre homogénea en todas sus partes y está compuesta por dos o más sustancias puras. Y una sustancia pura posee una composición definida y constante bajo una serie de condiciones determinadas (como el agua y la sacarosa).

        La separación de mezclas es una tarea fundamental a nivel laboratorio e industrial para obtener después de un proceso químicos, las substancias en estado puro. Existen mezclas sólidas, gaseosas y líquidas. Las mezclas en estados intermedios constituyen los sistemas de dispersión:

La división de la materia con base en sus propiedades físicas es la siguiente:

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1.4 CARACTERIZACIÓN DE LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN: SOLIDO CRISTALINO, LIQUIDO, SOLIDO VÍTREO Y GEL.

        Se ha dicho que la masa se hace notar en forma de partículas y que al agregarse constituyen las substancias. Si las partículas conservan determinada cantidad de energía cinética, existirá cierto grado de cohesión entre ellas.

        Los estados físicos de agregación de la masa son:

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