El Blog de la Clase de Científico-Tecnológico: Bloque 3 Tema 2

¿Cómo aparece la materia en la naturaleza?
Estructura básica de la materia

Concepto de materia: La materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. Es todo aquello que se forma a partir de átomos o moléculas, con la propiedad de estar en estado sólido, líquido o gaseoso.La materia tiene volumen porque ocupa un lugar en el espacio. Además tiene masa, que es la cantidad de materia que posee un objeto y que se puede medir con una balanza.

¿Por qué está formada la materia? La materia está formada por pequeñas partículas. Esas partículas están en constante movimiento (en los gases más que en los líquidos y sólidos). Hay fuerzas de atracción entre las partículas que forman la materia (en los sólidos más que en líquidos y gases). Esas partículas, que son pequeñísimas y que forman parte de la materia se denominan átomos.
Propiedades de la materia:Permiten reconocer una sustancia y diferenciarlas de las demás

Las Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de Materia, por ejemplo, el peso, volumen, longitud, energía potencial, calor, etc.
Las Propiedades Intensivas no dependen de la Cantidad de Materia y pueden ser una relación de propiedades, por ejemplo: Temperatura, Punto de Fusión, Punto de Ebullición, Indice de Refracción, Calor Específico, Densidad, Concentración, etc.

La masa es la cantidad de materia no es por tanto una propiedad de la materia
El peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre dicho cuerpo.
El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo

¿Qué es un átomo?: Es la unidad más pequeña de un elemento químico, y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

¿Qué es un elemento químico?: Es la sustancia formada por átomos que poseen la misma cantidad de protones y electrones y que no pueden ser descompuestas en otras sustancias más simples.

Algunos ejemplos de elemetos son el oxigeno (O2). El numero dos quiere decir que este elemento esta formado por dos átomos de oxigeno. Estos átomos estan unidos entre si por un enlace químico.

Los elementos químicos se representan con los simbolos químicos de los átomos constitutivos. Cada elemento presenta propiedades fisicas y quimicas específicas. La mayoría de los elementos son sólidos, 11 son gases y solo 2 son líquidos.

¿Por qué están formados los átomos?

Una corteza: en ella se encuentran los electrones, con carga negativa.
Un núcleo: es la parte central del átomo y está formado por protones y neutrones. En el núcleo se concentra alrededor del 99.9% de la masa del átomo y tiene carga positiva.

Un átomo es tan pequeño que una sola gota de agua contiene más de mil trillones de átomos. Los átomos están formados por un núcleo que contiene dos tipos de partículas: los protones (tienen carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga eléctrica). Ambas partículas tienen una masa similar. Alrededor del núcleo se encuentran los electrones, que tienen carga eléctrica negativa y una masa muchísimo más pequeña que la correspondiente a los protones y neutrones. El átomo es eléctricamente neutro, ya que tiene tantos electrones como protones hay dentro del núcleo. Los electrones giran alrededor del núcleo en zonas llamadas orbitales, que se agrupan en niveles de energía. Los electrones que giran más cercanos al núcleo del átomo tienen menor energía que aquellos que lo hacen alejados del núcleo. Los electrones van llenando los orbitales desde la zona más cercana al núcleo hacia la más alejada. De esa forma, el último nivel que contenga electrones puede estar completo o incompleto.

Cuando el último nivel orbital está incompleto, el átomo es inestable y tiende a completarlo para ganar estabilidad. Para ello puede dar, recibir o compartir electrones con otros átomos. Es así como se forman agrupaciones de dos o más átomos. Un átomo puede prestarle a otro átomo uno o varios electrones. De esa forma ambos adquieren carga eléctrica. El átomo que gana electrones (queda cargado negativamente) se denomina anión. El átomo que pierde electrones (queda cargado positivamente) se llama catión. Tanto el anión como el catión reciben el nombre de "iones". Es decir, un ion es un átomo cargado eléctricamente, sea en forma positiva o negativa.

¿Cuántos tipos de átomos hay?

En la naturaleza hay 92 tipos de átomos diferentes (y otros cuantos más obtenidos de forma artificial). Cada uno de ellos tiene su nombre y, además, para representarlo de forma sencilla los científicos le han puesto un símbolo con una letra, a lo sumo dos, a cada átomo. Por ejemplo, el oxígeno es la O, el hidrogeno la H, el sodio Na, el cloro Cl, el carbono C, el calcio Ca y así sucesivamente. Puedes ver los nombres y los símbolos de todos los átomos en la tabla periódica que es como se llama a la forma en la que los científicos los han organizado para poder estudiarlos más fácilmente.

Número atómico: Lo que distingue a unos elementos químicos de otros es el número de protones que tienen sus átomos en el núcleo. Este número se llama Número atómico y se representa con la letra Z. Se coloca como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento correspondiente.

El Número másico nos indica el número total de partículas que hay en el núcleo, es decir, la suma de protones y neutrones. Se representa con la letra A y se sitúa como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento.

Concepto de moléculas: Los átomos no suelen encontrarse libres en la naturaleza; no suelen estar solos, sino en compañía de otros átomos, formando moléculas. Una molécula es una combinación de dos o más átomos que se mantienen fuertemente unidos. Todas las moléculas de una determinada sustancia son exactamente iguales, y diferentes a las de todas las demás sustancias. Por ejemplo si un átomo de oxígeno se junta con dos átomos de hidrógeno, ya tenemos una molécula de agua.

Composición de la molecúlas: En un vaso de agua hay millones de estas moléculas; todas igualitas, todas con su átomo de oxígeno y sus dos átomos de hidrógeno. Aunque parezca mentira, toda la materia que nos rodea, los millones de sustancias distintas que hay a nuestro alrededor, está formada por moléculas que, a su vez, se forman combinando en distintas cantidades los 92 tipos de átomos diferentes que hay.

Representación de las moléculas: Para representar las moléculas de forma sencilla los científicos usan los símbolos de los átomos que las forman y unos números que indican cuántos átomos de cada clase "entran en el juego", forman parte de esa molécula. Así la molécula de agua que antes "formamos" se representa como H2O, dos hidrógenos y un oxígeno. A esta manera de representar las moléculas, usando los símbolos de los átomos que la forman y un numerito que indica cuántos átomos de cada clase intervienen en ella se le llama fórmula de la molécula.

Cómo se organiza la materia- Teoría Cinético-Molecula

Según éste modelo de materia, todo lo que vemos está formado por unas partículas muy pequeñas, que son invisibles aún a los mejores microscopios y que se llaman moléculas.
Las moléculas están en continuo movimiento y entre ellas existen fuerza atractivas, llamadas fuerzas de cohesión.
Las moléculas al estar en movimiento, se encuentran a una cierta distancia unas de otras. Entre las moléculas hay espacio vacío.
A mayor temperatura mayor movimiento de las partículas

Teoría: Cinético-Molecular de los Sólidos Las moléculas están muy juntas y se mueven oscilando alrededor de unas posiciones fijas; las fuerzas de cohesión son muy grandes.

Teoría: Cinético-Molecular de los Líquidos Las moléculas están más separadas que en el sólido y se mueven de manera que pueden cambiar sus posiciones, pero las fuerzas de cohesión, aunque son menos intensas que en el estado sólido, impiden que las moléculas puedan independizarse.

Teoría: Cinético-Molecular de los Gases Las moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente; Prácticamente, no existen fuerzas de cohesión

Estados de la materia:

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.

La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:
Los sólidos:En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.
Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.
Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas
Características de los sólidos

Los sólidos tienen forma y volumen fijos.
Los sólidos no pueden ni comprimirse ni expandirse.
Los sólidos no fluyen, no se derraman.

Dentro de los sólidos podemos diferenciar dos grupos, según el mayor o menor orden en que sus partículas están unidas unas a otras:

Sólidos cristalinos: Las partículas están ordenadas en una red tridimensional (un cristal), que sigue un patrón geométrico perfectamente definido, como unos soldados en formación durante un desfile
Sólidos amorfos: Las partículas, aunque fuertemente unidas entre sí, están desordenadas, sin seguir un patrón geométrico determinado. El vidrio es elejemplo más típico de sólido amorfo, ¡y nosotros solemos llamarle cristal!

Los líquidos: Ahora, a diferencia de en los gases, sí existen fuerzas entre las moléculas. Cada molécula interacciona con sus vecinas, lo bastante fuerte como para no poder separarse de ellas, pero no tanto como para impedir que puedan desplazarse unas respecto a otras. Ahora ya no hay grandes espacios entre las moléculas; están casi juntas, pero no fijas en un sitio.
Propiedades de los líquidos:

Los líquidos no tienen forma propia, pero sí volumen propio.
Los líquidos no pueden ni comprimirse ni expandirse.
Los líquidos son fluidos, pueden derramarse. No todos se derraman con la misma facilidad, ello depende de la viscosidad del líquido.
Los líquidos tienen tensión superficial.

Los gases: Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.

En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.

Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido.

Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión

En realidad nada es sólido, líquido o gaseoso sino que cualquier sustancia puede encontrarse en cualquier estado de agregación dependiendo de la temperatura a la

que se encuentre.

Cambios de Estado:

En los cambios de estado la temperatura permanece constante

El agua se evapora a cualquier temperatura, pero sólo hierve (ebulle) a 100ºC, cuando está a su temperatura de ebullición. No es lo mismo vaporizarse que evaporarse. Los líquidos se evaporan a cualquier temperatura pero no se vaporizan a cualquier temperatura. Por eso, para evitar confusiones, el cambio de estado de líquido a gas no se llama evaporación, sino vaporización. Pero a las temperaturas del cambio de estado (fusión y ebullición), y solo a esas, la energía que damos al cuerpo al calentarlo se usa exclusivamente para romper las fuerzas que existen entre las moléculas

Concepto de punto de Fusión: La temperatura a la cual una materia pasa de estado sólido a líquido Concepto de punto de ebullición: La temperatura a la que un líquido se convierte en gas. Tanto el punto de fusión como el punto de ebullición son característicos de cada sustancia; cada una tiene los suyos.

También de la superficie de los sólidos "se escapan" moléculas y pasan a ser moléculas de gas. Piensa si no cómo puede ser que olamos un sólido o que la bola de alcanfor (naftalina) que ponemos en el armario "desaparezca" al cabo de cierto tiempo