Materia, Estructura Y Periodicidad.

Temas

Materia, estructura y periodicidad.

Materia

Denominamos materia a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es decir, todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia. Toda la materia está formada por átomos y moléculas.

Todos los cuerpos están formados por materia, cualquiera sea su forma, tamaño o estado. Pero no todos ellos están formados por el mismo tipo de materia, sino que están compuesto de sustancias diferentes. Para examinar la sustancia de la que está compuesto un cuerpo cualquiera, éste puede dividirse hasta llegar a las moléculas que lo componen. Estas partículas tan pequeñas son invisibles a nuestros ojos, sin embargo, mantienen todas las propiedades del cuerpo completo. A su vez, las moléculas pueden dividirse en los elementos simples que la forman, llamados átomos.

Todos los cuerpos tienen masa ya que están compuestos por materia. También tienen peso, ya que son atraídos por la fuerza de gravedad. Por lo tanto, la masa y el peso son dos propiedades diferentes y no deben confundirse. Otra propiedad de la materia es el volumen, porque todo cuerpo ocupa un lugar en el espacio. A partir de las propiedades anteriores surgen, entre otras, propiedades como la impenetrabilidad y la dilatabilidad.

La materia está en constante cambio. Las transformaciones que pueden producirse son de dos tipos:

- Físicas: son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus moléculas no se modifican.

- Químicas: son aquellas en las que las sustancias se transforman en otras, debido a que los átomos que componen las moléculas se separan formando nuevas moléculas.

Estructura

La Química está íntimamente ligada a toda clase de modelos para comprender, interpretar y diseñar los enlaces químicos entre los átomos de una molécula, el tamaño de los átomos y moléculas, la forma espacial de las moléculas y las propiedades que presentan en diferentes entornos.

Composición

La transformación del gas de hidrógeno (H) en helio (He) en el interior de las estrellas, se realiza básicamente a través de uno de los dos procesos siguientes: la reacción protón-protón [PP], o bien el ciclo del carbono [CC]; con cualquiera se obtiene el mismo resultado. También debe tenerse en cuenta una tercera reacción de gran importancia, denominada proceso triple alfa.

Mediante la reacción "protón-protón", 4 átomos de hidrógeno se convierten directamente en 1 de helio. A través del "Ciclo de carbono" se arriba a un resultado similar, sólo que además de los átomos de hidrogeno es necesaria la presencia del carbono como elemento catalizador. Este ciclo tiene lugar cuando se superan los 15 millones de grados, es decir en estrellas donde su temperatura central es mayor que la correspondiente al Sol.

Finalmente sucede que la suma de la masa de los núcleos de los átomos de hidrogeno que participan en la transformación, es mayor a la masa total del núcleo resultante helio. Esa diferencia de masa es la que se convierte en energía y que luego, en forma de luz y calor, emergerá en todas las direcciones posibles, desde el centro de la estrella hacia su superficie.

Subtemas

1.1 Materia, estructura, composición estados de agregación y clasificación por propiedades.

Composición de la materia:

El átomo es la unidad estructural y reactiva de la materia, y que pueden combinarse para formar partículas conocidas como moléculas a través de las reacciones químicas. Según el modelo corpuscular los átomos y las moléculas son partículas que se encuentran en constante movimiento.

Dalton asume que los átomos son esféricos y rígidos, además de indestructibles. Según ese modelo, Dalton expresa que los átomos son iguales para un mismo elemento pero difieren en tamaño, masa y propiedades para dos elementos distintos. Obviamente, según ese esquema, los átomos de dos elementos distintos participan en las reacciones químicas, pero durante ese fenómeno los átomos ni se crean ni se destruyen, ni tampoco se transforman en otros tipos de átomos. Por último, cuando ocurre una reacción química los átomos de los elementos se combinan en una nueva unidad llamada molécula.

Joseph Thomson aseveró que el átomo poseía ciertas partículas con cargas negativas a las que llamó electrones. De esta manera Thomson establece que el átomo sí era divisible.

El nuevo modelo atómico señalado por Thomson establece que el átomo está formado por una esfera de carga positiva que se encuentra incrustada por partículas más pequeñas de carga negativa llamadas electrones. Cuando Thomson se refería a su modelo atómico lo llamaba "uvas en gelatina".

Algún tiempo más tarde, Rutherford, logró descubrir que existían partículas con carga positiva en la materia a las que llamó protones. Rutherford también introdujo la idea de que los átomos no eran masas compactas, sino que existían espacios vacíos entre ellos. De esta manera Rutherford marcó una nueva estructura para el átomo. En ella establecía que el átomo tenía un centro con carga positiva al que llamó núcleo atómico. En este núcleo se encuentran los protones, alrededor de este mismo núcleo orbitan otras partículas de carga negativa a las que Rutherford llamó electrones. En sí, este modelo se parece mucho al sistema solar, donde el núcleo sería el sol y los electrones asemejan a los planetas.

A pesar de que el modelo de Rutherford se parece mucho a la realidad, aún le faltan elementos que le permitan describir con precisión al átomo. Se sabe que el núcleo del átomo contiene tres partículas subatómicas. Los protones que tienen carga positiva, los neutrones que no tienen carga eléctrica. Al conjunto de protones y neutrones se les conoce como nucleones. El número de electrones siempre debe ser igual al número de protones, de allí que la característica eléctrica del átomo sea neutra.

Estados de agregación de la materia:

Sólido:

Poseen forma propia, sus moléculas se hallan en un estado de orden regular, no son compresibles, entre sus moléculas predomina la fuerza de atracción Van der Waals

Liquido:

No tiene forma propia, sus moléculas no se hallan en estado de orden regular, tiene superficie libre y horizontal, no son compresibles, las fuerzas de atracción y repulsión están equilibradas.

Gaseoso:

No tienen forma propia, sus moléculas tienen mucha movilidad y lo hacen en espacios muy grandes con respecto a su propio volumen, poseen fuerza expansiva, no tienen superficie libre, son fácilmente compresibles, predominan entre sus moléculas las fuerzas de repulsión.

Clasificación por sus propiedades:

Propiedades de la materia

Las propiedades de la materia corresponden a las características específicas por las cuales una sustancia determinada puede distinguirse de otra. Estas propiedades pueden clasificarse en dos grupos:

Propiedades físicas: dependen fundamentalmente de la sustancia misma. Pueden citarse como ejemplo el color, el olor, la textura, el sabor, etc.

Las propiedades físicas pueden clasificarse a su vez en dos grupos:

Propiedades físicas extensivas: dependen de la cantidad de materia presente. Corresponden a la masa, el volumen, la longitud.

Propiedades físicas intensivas: dependen sólo del material, independientemente de la cantidad que se tenga, del volumen que ocupe, etc. Por ejemplo, un litro de agua tiene la misma densidad que cien litros de agua.

Clasificación según estado de agregación

Sea que la materia esté compuesta de átomos no enlazados (como en los gases nobles), moléculas (como en el agua) u otros agregados de átomos cargados eléctricamente (como en la sal común), por simplicidad, llamaremos genéricamente a cualquiera de estas partículas constituyentes de la materia como entidades.

Ya sabes que la materia se presenta en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. En un gas la densidad es muy baja, comparada con la de un líquido o un sólido. También, los gases son compresibles, mientras que los otros estados no lo son. Estas propiedades se pueden explicar porque las entidades que forman el gas están muy separadas unas de las otras y tienen más movilidad que en los otros estados. Es decir, en líquidos y sólidos la distancia entre las entidades es menor, lo mismo que la movilidad.

En esta tabla se presenta una serie de compuestos sólidos, con muy altos puntos de fusión:

Tabla 1. Sólidos con elevados puntos de fusión Estado de agregación Compuestos Punto de fusión (0C)

Sólidos con temperatura de fusión alta • • Cloruro de sodio (NaCl)

• • Diamante [C (diamante)]

• • Hidroxiapatita, que forma parte de los huesos [Ca5(PO4)3OH]

• • Hierro (Fe)

800

3550

16 00

15 28

Si la temperatura de fusión es aquélla a la cual un sólido pasa al estado líquido, podemos suponer que la mayor o menor temperatura de fusión de un sólido es un reflejo de la intensidad de las fuerzas de atracción entre las entidades que lo forman. Es decir, un alto punto de fusión nos sugiere que las entidades que conforman esa sustancia se encuentran unidas por interacciones muy fuertes.

Esto puede asociarse con la posibilidad de que cada una de las entidades que constituye al sólido esté unida con la misma

...