MATERIA: ESTRUCTURA Y PERIODICIDAD.

La Materia

Todo lo que existe en el universo está compuesto de Materia. La Materia se clasifica en Mezclas y Sustancias Puras. Las Mezclas son combinaciones de sustancias puras en proporciones variables, mientras que las sustancias puras comprenden los compuestos y los elementos. Los compuestos están formados por una combinación de elementos en una proporción definida.

Si se hace reaccionar Sodio (Na) con Cloro (Cl2) se obtendrá Na1Cl1 exclusivamente y no sustancias tales como Na0.5Cl2.3 o mezclas raras.

Las Mezclas se clasifican en Mezclas Homogéneas (Soluciones) y Mezclas Heterogéneas. En una Mezcla Heterogénea pueden distinguirse con facilidad las diferentes fases que forman la Mezcla, mientras que en una Mezcla Homogénea no hay distinción de fases.

Las Mezclas se separan en sus componentes por procesos físicos, mientras que los Compuestos se separan en sus constituyentes por procesos químicos

SUSTANCIAS PURAS.

Sustancia pura, forma de materia de composición uniforme e invariable y cuyas propiedades físicas y químicas son idénticas, sea cual sea su procedencia.

Las sustancias puras se identifican por sus propiedades características, es decir, poseen una densidad determinada y unos puntos de fusión y ebullición propias y fijas que no dependen de su historia previa o del método de preparación de las mismas. Por ejemplo, el agua pura, tanto si se destila del agua del mar, se toma de un manantial o se obtiene en una reacción química por unión del hidrógeno y el oxígeno, tiene una densidad de 1.000 kg/m3, su punto de fusión normal es 0 °C y su punto de ebullición normal es 100 °C.

Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.

ELEMENTO QUÍMICO.

Elemento químico, sustancia que no puede ser descompuesta o dividida en sustancias más simples por medios químicos ordinarios. Antiguamente, los elementos se consideraban sustancias fundamentales, pero hoy se sabe que consisten en una variedad de partículas elementales: electrones, protones y neutrones.

Se conocen más de 100 elementos químicos en el Universo. Aunque varios de ellos, los llamados elementos transuránicos, no se encuentran en la naturaleza, han sido producidos artificialmente bombardeando núcleos atómicos de otros elementos con núcleos cargados o con partículas nucleares. Dicho bombardeo puede tener lugar en un acelerador de partículas (como el ciclotrón), en un reactor nuclear o en una explosión nuclear.

Los elementos químicos se clasifican en metales y no metales. Los átomos de los metales son electropositivos y combinan fácilmente con los átomos electronegativos de los no metales. Existe un grupo de elementos llamados metaloides, que tiene propiedades intermedias entre los metales y los no metales, y que se considera a veces como una clase separada.

Cuando dos átomos tienen el mismo número atómico, pero diferentes números másicos, se llaman isótopos. Algunos elementos tienen varios isótopos naturales, mientras que otros sólo existen en una forma isotópica. Se han producido cientos de isótopos sintéticos. Varios isótopos naturales y algunos sintéticos son inestables.

COMPUESTO QUIMICO.

Compuesto químico, sustancia formada por dos o más elementos que se combinan en proporción invariable. El agua, formada por hidrógeno y oxígeno, y la sal, formada por cloro y sodio, son ejemplos de compuestos químicos comunes. Tanto los elementos como los compuestos son sustancias puras.

1.1.2 Dispersiones o mezclas

En la naturaleza la materia suele presentarse en forma de mezclas de varias sustancias puras. Estas mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.

En una mezcla homogénea no se distinguen diferencias entre sus partes, pro ejemplo: el vino, la leche, el agua de mar... son mezclas homogéneas. A las mezclas homogéneas cuyo estado final es líquido se les suele llamar disoluciones.

Sin embargo, en una mezcla heterogénea se distinguen claramente partes diferentes dado que estas poseen distinta naturaleza, es decir, no tienen las mismas propiedades características. Son ejemplos: la tierra, la mayoría de las rocas, una mezcla de agua y aceite.

Las mezclas se pueden separar por procedimientos físicos. Veamos varios ejemplos.

Una mezcla de petróleo y agua se puede separar aprovechando que el petróleo es menos denso y flota en el agua. A este procedimiento se le llama decantación y está basado en diferencias de densidad.

Por ejemplo, en una depuradora hay una fase de decantación.

Una mezcla de limaduras de hierro con otro componente se puede separar gracias a la propiedad que tiene dicho metal de ser atraído por los imanes.

En el caso de las disoluciones, la separación puede realizarse considerando que cada una de las sustancias disueltas posee distinta temperatura de ebullición. Se calienta la mezcla y se separa primero la sustancia que hierve antes. Este proceso físico es la destilación y está basado en diferencias en la temperatura de ebullición. De esta forma podemos separar las numerosas sustancias que forman el petróleo, la sal del agua del mar, el alcohol del vino, los colorantes de una tinta, etcétera.

1.1.3 Caracterización de los estados de agregación

Estados de Agregación de la Materia

La Materia se presenta básicamente en tres estados, los cuales son: sólido, líquido y gaseoso. En la siguiente tabla se presentan algunas características físicas de dichos estados de agregación.

Estado de Agregación Sólido Líquido Gas

Volumen Definido Definido Indefinido

Forma Definida Indefinida Indefinida

Compresibilidad Incompresible Incompresible Compresible

Atracción entre Moléculas Intensa Moderada Despreciable

EL ESTADO SÓLIDO

Las sustancias sólidas se caracterizan porque tienen un volumen y una forma determinada. Hacer que modifiquen su forma suele ser difícil: son indeformables, aunque algunos son relativamente elásticos.

Esto se debe a la estructura interna de las moléculas, átomos o iones que constituyen el sólido. Como las fuerzas intermoleculares son muy intensas, estas partículas están ordenadas espacialmente, fijas en unas posiciones determinadas. Por eso se dice que tienen una estructura interna cristalina.

A veces, esa estructura interna cristalina se manifiesta externamente como una figura geométrica: un poliedro más o menos perfecto: son los sólidos cristalizados o cristales. En la naturaleza estos se presentan como minerales.

Los vidrios y plásticos carecen de estructura interna cristalina, se dice que son sustancias amorfas y no se consideran

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