Materia, cuerpo y atomo
La materia es el componente físico del universo. Es cualquier cosa que tiene masa y ocupa
espacio.
Todo aquello que podemos ver y tocar (un libro, nuestro cuerpo, agua, tierra) o no (como el aire,
material de las llamas, estrellas) son diferentes formas de materia.
La enorme variedad de materia, se debe a combinaciones de algo más de cien sustancias básicas
o elementales, llamadas elementos químicos.
Los cuerpos son porciones limitadas de materia con forma propia.
Según su estado físico, la materia se presenta como sólido, líquido o gas. El término vapor
designa a la forma gaseosa de una sustancia que es normalmente un sólido o un líquido (vapor
de agua por ejemplo)
Según su composición se clasifica en elemento, compuesto o mezcla.
Propiedades de la materia
Las propiedades son las características que permiten reconocer y distinguir una sustancia de otra
sustancia. Las propiedades de la materia se clasifican en propiedades físicas y en propiedades
químicas.
Las propiedades físicas de la materia son aquellas que podemos observar o medir sin cambiar
la identidad y la composición de la sustancia. Por ejemplo: color, olor, densidad, punto de fusión,
punto de ebullición. Las propiedades químicas se refieren a la capacidad de una sustancia de
transformarse en otras. Ejemplo: inflamabilidad (cuando una sustancia arde en presencia de
Oxigeno), una propiedad química del metal zinc, es que reacciona con los ácidos para producir
hidrógeno. Las propiedades también se clasifican de acuerdo con su dependencia con la masa de
la muestra.
Las propiedades (temperatura, punto de fusión y densidad) que no dependen de la cantidad de
materia analizada son llamadas Propiedades Intensivas y muchas de ellas sirven para
identificar las sustancias. (Por ejemplo densidad, punto de fusión, punto de ebullición)
Las Propiedades Extensivas de las sustancias son aquellas que dependen de la cantidad de la
muestra presente (por ejemplo masa y volumen).
Los valores de una misma propiedad extensiva se pueden sumar (ejemplo: masa y longitud), en
cambio, las propiedades intensivas son no aditivas. Las sustancias diferentes se distinguen por
sus propiedades intensivas.
Sistemas Materiales –Clasificación
Según su composición la materia se clasifica en elementos, compuestos o mezclas.
Introduccion a la Química
Unidad Nº 1: Nociones Básicas
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La mayor parte de las formas de materia con que comúnmente nos encontramos (aire, nafta,
etc.) no son químicamente puras sino mezclas. Una sustancia pura es materia que tiene una
composición fija y propiedades características ejemplos H2O, NaCl.
Sustancia: Es una clase homogénea de materia de composición química invariable.
Las sustancias puras se clasifican en:
Elementos
Compuestos
Elementos: Son sustancias que no pueden descomponerse en sustancias más simples por
medios químicos, se componen de un solo tipo de átomo. Son los elementos de la Tabla
Periódica. Ejemplo: oxígeno (O), calcio (Ca), hierro (Fe), carbono (C).
Compuestos: son sustancias formadas por dos o más elementos, contienen dos o más clases de
átomos. Ejemplo: agua (H2O); sal de mesa (NaCl); dióxido de carbono (CO2)
La mayor parte de la materia, consiste en mezclas de diferentes sustancias.
Mezcla: unión de dos o más sustancias, en las que cada sustancia conserva su propia identidad
química.
Las sustancias puras tienen composiciones fijas; las de las mezclas pueden variar.
Las mezclas pueden ser: Heterogéneas (no tienen la misma composición y propiedades en
todos sus puntos) ejemplo: arena, roca, madera.
Y Homogéneas: cuando tienen propiedades uniformes en todos sus puntos, ejemplo: aire, sal,
disuelta en H2O. Las mezclas homogéneas se llaman soluciones. Hay distintos tipos de
soluciones, por ejemplo:
Aire: solución gaseosa.
Nafta: solución liquida.
Latón: solución sólida.
Mezcla
Sus componentes se pueden separar por
métodos físicos
La composición es variable.
Sus propiedades se relacionan con las de
los componentes
Compuesto
Sus componentes no se pueden separar por
métodos físicos.
Su composición es fija.
Sus propiedades son distintas de las de los
componentes.
Algunos métodos físicos de separación de los componentes de una mezcla son:
a) Filtración: se basa en diferencias en la solubilidad.
b) Destilación: se basa en diferencias en los puntos de ebullición.
c) Cromatografía: se basa en diferencias de la capacidad que tiene las sustancias para adherirse
a las superficies.
Átomo – Partículas Fundamentales del Átomo
Actualmente se sabe que la materia se puede dividir cada vez en trozos menores, hasta que se
llega a un punto, en que no se puede dividir más.
Los filósofos en la antigüedad creían que la materia era infinitamente divisible. En el siglo V A.C.,
Demócrito argumentó que la materia estaba compuesta de pequeñas partículas invisibles, a las
que llamo “átomos” que significa indivisible.
La partícula más pequeña que puede existir de un elemento, conservando la identidad química
del elemento recibe el nombre de átomo.
Entre 1803 y 1807, John Daltón, un científico ingles, formuló una definición precisa sobre estas
unidades indivisibles que forman la materia, y este trabajo marcó el comienzo de la Química
Moderna.
Dalton diseñó su teoría atómica, para poder explicar varias observaciones experimentales.
Los siguientes postulados resumen la esencia de la Teoría Atómica de la materia de Dalton:
1-Cada elemento se compone de partículas extremadamente pequeñas, llamadas átomos.
2- Los átomos de un elemento dado son idénticos; los átomos de elementos diferentes son
diferentes y tienen propiedades distintas (incluida la masa).
3- Los átomos no se crean ni destruyen en las reacciones químicas, ni se transforman en átomos
diferentes.
4-Se forman compuestos cuando se combinan átomos de más de un elemento. Un compuesto
dado, siempre tiene el mismo número relativo y clase de átomos.
Algunas de las ideas de Daltón, no pudieron ser comprobadas o refutadas experimentalmente en
esa época. Aun con sus limitaciones, las ideas de Daltón dieron una base que científicos
posteriores pudieron modificar o extender. No hay más dudas acerca de la existencia de los
átomos y que ellos son las unidades que componen los elementos (elemento es una sustancia
compuesta por un único tipo de átomos).
Dalton es considerado el padre de la Teoría Atómica Moderna.
Hoy se sabe, que los átomos tienen una estructura interna y están constituidos por partículas de
menor tamaño llamadas partículas subatómicas. Un elemento difiere de otro en el número de
cada tipo de partícula subatómica en los átomos.
En 1911, Rutherford postuló, que la mayor parte de la masa del átomo y toda su carga positiva,
reside en una región muy pequeña, extremadamente densa a la que llamo núcleo. La mayor
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parte del volumen total del átomo era espacio vacío, en el que los electrones se movían
alrededor del núcleo. Este modelo de un átomo, se llama modelo nuclear.
El número de partículas que constituyen el núcleo hoy se sabe que es muy grande pero solo
son tres las partículas que afectan el comportamiento químico:
El protón (p).
El neutrón (n).
El electrón (e-).
Los protones y neutrones forman un cuerpo central, compacto, llamado núcleo del átomo (en
conjunto se conocen como nucleones).
De acuerdo con este modelo del átomo, los electrones se distribuyen en el espacio como si
fueran una nube alrededor del núcleo.
Los protones y neutrones tiene aproximadamente la misma masa, pero los protones tienen una
unidad de carga eléctrica positiva (+), mientras que los neutrones son eléctricamente neutros.
Un electrón tiene una masa mucho menor que la de un protón (2000 veces menor
aproximadamente) y tiene una unidad de carga eléctrica negativa (-).
Por eso se dice que el átomo es de naturaleza eléctrica.
Partícula Símbolo Carga Masa
Electrón e- -1 9,109.10-28 g
Protón p+, H+ +1 1,673.10-24 g
Neutrón n 0 1,675.10-24 g
La existencia de los neutrones fue descubierta en 1932 por el físico inglés J. Chadwick.
Como el átomo forma parte de la materia y está constituido por partículas cargadas, también
podemos afirmar que la materia es de naturaleza eléctrica.
Resumiendo, el modelo nuclear del átomo postula:
a) Los átomos están compuestos por partículas subatómicas denominadas electrones,
protones y neutrones.
b) Los protones y los neutrones forman un cuerpo central diminuto y denso denominado
núcleo del átomo.
c) Los electrones se distribuyen en el espacio alrededor del núcleo.
Por métodos indirectos se ha determinado el valor de la carga del electrón q = 1,6022.10-19 C
(C= coulombio)
q i t
C A s (coulombio es una unidad derivada)
En la naturaleza no existe una partícula que tenga una carga eléctrica inferior a la del electrón,
por eso se dice que es la unidad de carga eléctrica.
El electrón fuera del átomo es estable.
La carga eléctrica del protón es igual a la del electrón, con signo cambiado, esto significa que la
carga eléctrica de un protón queda exactamente neutralizada por la carga eléctrica de un
electrón.
El protón fuera del átomo es estable.
El neutrón tiene una masa semejante a la del protón.
El neutrón fuera del átomo no es estable.
A los 20 minutos aproximadamente se descompone dando 1p+ + 1 e-.
Experimentalmente se ha demostrado que en el núcleo atómico existen otras partículas aparte
de los protones y neutrones; entre esas partículas subnucleares se encuentran los:
Neutrinos: partículas que no poseen carga eléctrica con la característica de que cuando
están en reposo, no tiene masa; en esas condiciones son todo energía.
Positrones: son partículas que tienen una masa igual a la del electrón, y una carga eléctrica
igual a la del electrón pero positiva, son estables fuera del núcleo.
Mesones: son partículas que tienen masas intermedias entre la del electrón y la del protón,
algunos poseen cargas eléctricas positivas y otros negativas, otros no tienen carga.
Todos los mesones son inestables fuera del núcleo, es decir se descomponen espontáneamente
en otras partículas más simples. Por descomposición de los mesones se forman los neutrinos.
Existen varios tipos de mesones:
