Fundamentos de materia

La materia .

Todo del universo se compone de materia o energía. Todo lo que vemos y tocamos es materia. 

Nuestros cuerpos están hechos de materia, el agua que tomamos está hecha de materia, como lo está el aire que nos rodea. La materia existe en su forma elemental, como carbono, mercurio, hierro, cobre, oro, plata etc. La materia también puede existir en la forma de mezclas como el aire, que es una mezcla de gases en su forma elemental (nitrógeno, oxígeno) y en forma molecular (dióxido de carbono, vapor del agua). Las unidades más fundamentales de la materia se denominan átomos. 

Un átomo es la partícula más pequeña de la materia que por sí solo puede combinarse con otros átomos diferentes o iguales. 

Los elementos son agrupaciones o combinaciones de átomos iguales, mientras que las moléculas son combinaciones de otros átomos iguales o diferentes. 

La materia consta de dos propiedades esenciales — tiene masa y tiene volumen, ocupa espacio. La masa es la cantidad de material de que está compuesto algo. La masa tiene inercia, que es la resistencia de la materia al cambio de su estado de reposo o de movimiento. 

A veces se refiere a la masa como peso. El peso es una propiedad de la materia que cambia, dependiendo de dónde se pese la materia. Los cuerpos grandes, como la tierra, el sol, los planetas y la luna, tienen su propia gravedad que atrae todo lo que esté cerca de ellos. Cuando nos pesamos en la tierra, medimos la atracción de la tierra a nuestro cuerpo. Nuestro peso sí depende de cuanta materia tenemos, pero cambia dependiendo de dónde nos pesemos — de lo que atrae a nuestro cuerpo. Por ejemplo, nuestro peso será menos si nos pesamos en la luna y más si nos pesamos en un lugar cercano sol. Sin embargo la masa de nuestro cuerpo, el material del que estamos compuestos, no cambia. 

Toda materia es un sólido, un líquido o un gas. Los elementos existen en cualquiera de esas tres formas —el oro, mercurio (forma líquida del elemento) y el oxígeno. La materia puede cambiar su forma, pero bajo procesos normales, la materia, en su forma elemental, no puede ser destruida. Bajo un cambio físico, el carbón (elemento, carbono) permanece como sólido aún cuando se convierte en polvo. El agua (en forma molecular), tiene la propiedad excepcional de poder cambiarse fácilmente a cualquiera de los tres estados de la materia. Se pueden ver que cuando el agua se convierte en gas, es invisible. 

Las sustancias también pueden existir como mezclas, en que cada uno de los compuestos individuales mantiene sus propiedades por ejemplo la leche es una mezcla de sustancias que pueden ser separadas a su forma original. Las barras de cereal son buenos ejemplos de mezclas, ya que cada uno de los componentes individuales puede verse y se puede separar con facilidad. Sin embargo al quebrarse un huevo, o cuando se bate, es muy difícil ver los componentes originales y son imposibles de separarse. Pero, no obstante, es una mezcla por razón de que sólo se cambió físicamente. Quebrar un objeto es un ejemplo de un cambio físico. 

Los elementos se combinan para formar varias sustancias en un proceso que no solamente es físico, sino también químico. Cuando los elementos como el carbono y el hidrógeno, y otros, se combinan con el oxígeno, por ejemplo, se queman y forman compuestos. 

Los compuestos son combinaciones de elementos que han sido unidos por cambios químicos. Por ejemplo, cuando se cocina un huevo, la naturaleza del huevo cambia. Cocinar es un ejemplo de un cambio químico . La noción de operaciones inversas es una noción matemática también. Por ejemplo, sumar y restar son operaciones inversas por razón de que la una “deshace” a la otra. Por otra parte, hay algunas operaciones que no tienen operación inversa, y hay otras operaciones que son sus propias inversas. 

Características de los estados de la materia: (desarrollado más ampliamente por el otro grupo) 

· un sólido, es duro; pesado; no se puede ver a través de ello; no se puede pasar a través de ello; se lo puede ver y sentir; tiene una forma específica 

· un líquido, Se le tiene que poner en algo; no tiene forma específica; toma la forma de su receptáculo 

· un gas, va por todas partes; no tiene forma; no se queda en un receptáculo descubierto; toma la forma de su receptáculo; a veces no se le puede ver; va por todas partes 

Como vimos la materia existe en sus tres estados. También vimos otra cosa y es que la materia puede cambiar su forma de sólido a líquido a gas, y luego al revés, pero la materia no puede ser destruida, sólo se puede cambiar de forma.  

Volviendo a las propiedades de la materia (masa y volumen), la masa, es el material de que está compuesto todo, toda materia tiene masa lo notamos cuando pesamos objetos, describimos la masa de la materia diciendo que tiene peso que nos indica cuánto la gravedad de la tierra está jalando sobre algo. Si no hubiera gravedad, entonces no pesaría nada, pero todavía tendríamos la misma cantidad de masa. El peso sólo describe cuánto jala la gravedad sobre la materia y es una manera de describir la materia. 

Conocemos algunas sustancias en su forma pura como el carbono, carbón, carbón de leña o grafito. Otras sustancias que generalmente vemos en su forma pura como elementos son los diamantes, que son carbono también, pero en forma de cristales. El oro es otro elemento, normalmente, cuando se usa el oro en joyas, no está en su forma más pura porque el oro es muy blando, tiene que mezclarse con otros metales para que sea duro, también se puede ver la plata en su forma pura y otros metales, como láminas delgadas de aluminio, cobre y zinc que existen como elementos. 

Estos son ejemplos de materia en su elemento y en su forma sólida, en una forma líquida como elemento, pero esto no es lo normal, el mercurio existe en su forma pura como líquido, también se convierte en su estado de vapor muy fácilmente y es muy venenoso como gas. La materia en forma de gas existe como elemento también, esos gases no son difíciles de ver porque normalmente no tienen color, el oxígeno en el aire está en su forma de elemento, como lo es el nitrógeno. 

Sin embargo, el dióxido de carbono, que está incluido en el aire que exhalamos, también es un gas sin color ni olor, pero no es un elemento, existe en la forma de un compuesto. 

Los compuestos son sustancias que se componen de dos elementos o más que se han unido a consecuencia de un cambio químico, el agua, por ejemplo, es un compuesto compuesta de dos gases — oxígeno e hidrógeno. 

Por ejemplo las moléculas del agua caliente se mueven más rápido que las moléculas del agua fría. 

 

Dijimos que las moléculas son agrupaciones de átomos que están unidas como pequeños imanes que se unen por fuerzas magnéticas que mantienen unidos a los átomos y así se forma la molécula. Sin esas fuerzas magnéticas, las moléculas se separarían 

La Materia Cambia de Apariencia 

La materia puede pasar por cambios. La materia puede cambiar su forma. Eso significa que la materia puede cambiar su apariencia. Esto se denomina un cambio físico. Por ejemplo, podemos romper un pedazo de vidrio, pero cada pedazo es todavía un pedazo más pequeño de vidrio. Podemos cortar una manzana, pero cada rebanada es todavía un pedazo más pequeño de manzana. Sólo su tamaño o forma cambia. 

Los cambios físicos no son permanentes, ejemplo: Cuando el hielo se convierte en agua y luego se vuelve a congelar, el cambio del hielo al agua y al revés no son cambios permanentes. Sin embargo, si se rompe un pedazo de vidrio, es un cambio físico, pero a menos que tengan una fábrica de vidrio, no podrán volver a juntar los pedazos de vidrio, exactamente como estaban antes. Esto significa que no podemos decir, que un cambio, es un cambio físico, sólo por observar si un cambio es permanente o no, para esto usamos la masa y el volumen para demostrar que los cambios físicos sólo cambian la apariencia de la materia pero su masa no. Si se pesaran los restos veríamos que la masa, después de quebrarse quedó igual. 

La idea de las operaciones inversas en matemáticas puede usarse para pensar en eventos que se siguen de tal manera que el realizar una operación tras otra nos regresa al lugar en que principiamos. Dos operaciones inversas de mucha importancia son sumar y restar, 

Una Sustancia Puede Cambiar su Masa 

Un fósforo ardiendo es un ejemplo de la materia que se está cambiando de un pedazo sólido de madera a un gas — al humo, y a cenizas — otros sólidos y un gas que son diferentes del fósforo con el que comenzamos. Si observamos, al ir quemándose el fósforo, podemos ver algo de líquido cerca de la llama. 

Este líquido es parte del fósforo que se vaporizado por razón de que se puso tan caliente que se convirtió en líquido antes de convertirse en humo. Este cambio de un fósforo ardiendo a vapor y luego a cenizas se llama un cambio químico. Al pasar la materia por un cambio químico, no hay manera, usando procesos normales, de volver a cambiarlo en lo que era antes del cambio. En este ejemplo, no hay manera que podamos atrapar el vapor y volverlo a poner en las cenizas para hacer un fósforo de madera otra vez. 

La descomposición y la oxidación son otros ejemplos de cambios químicos, la evaporación es un cambio físico. Sin embargo, la materia puede cambiar su forma y sus atributos en maneras que son permanentes. Vemos que sucede constantemente, la evidencia que ha ocurrido un cambio químico son uno o una combinación de lo siguiente: Un cambio de masa se muestra en un cambio de peso; se genera calor (el fósforo ardiendo); cambia el color de la sustancia, la textura, se genera un gas, la sustancia cambia su naturaleza (la clara del huevo se hizo elástico,). 

Los Compuestos y Mezclas 

Cuando en la materia existe en una combinación de dos o más elementos, se le denominan un compuesto o una mezcla. Todo objeto del universo se compone de materia, o como un elemento puro o como un compuesto o mezcla. Los elementos se combinan para formar compuestos o mezclas. Al formarse una mezcla, es el resultado de un cambio físico —los componentes o partes individuales que se incluían en la mezcla son visibles, las partes individuales mantienen todas sus propiedades y se pueden separar en su forma original con relativamente poco esfuerzo, por ejemplo, “la barra de cereal” en una mezcla a veces se pueden ver las distintas partes, se las pueden separar en todas sus partes distintas pero esto no pasaría con el agua, por ejemplo, no se pueden separar con facilidad los gases del oxígeno e hidrógeno de que está compuesta. 

Por otra parte, cuando se combinan dos elementos o más para formar un compuesto, ocurre un intercambio de energía que emite: 

· Calor. 

· Luz. 

· Gas. 

También son productos de la unión de elementos para formar compuestos, por ejemplo, una explosión es el efecto secundario de la formación de nuevas sustancias, como cuando se detona la dinamita