La Materia y sus Propiedades: Estados, Clasificación y Estructura Atómica

La Materia y sus Propiedades

¿Qué es la Materia?

La materia es todo aquello que constituye el mundo en que vivimos, tiene masa, ocupa un volumen y se presenta en diferentes estados: sólido, líquido y gaseoso.

Estados de la Materia

Estado Sólido:

• Duro, difícil de comprimir.
• Volumen constante.
• Forma constante.
• Densidad alta.
• No se mezclan fácilmente con otros sólidos.

Estado Líquido:

• No son rígidos, fáciles de comprimir.
• Volumen constante.
• Forma variable.
• Densidad media.
• Se mezclan fácilmente.

Estado Gaseoso:

• Fácilmente expandibles y comprimibles.
• Volumen variable.
• Forma variable.
• Densidad baja.
• Se mezclan fácilmente.

Ley de Boyle y Mariotte:

A temperatura constante, al aumentar el volumen de un gas, disminuye su presión.

Ley de Charles y Gay-Lussac:

Para mantener una presión constante, al aumentar la temperatura debe aumentar el volumen.

Cambios de Estado

Clasificación de la Materia

Mezcla Heterogénea:

El ojo humano distingue las diferentes partes.

Mezcla Homogénea:

El ojo humano no distingue las diferentes partes.

Disolución:

Composición uniforme, la proporción de las sustancias puede variar.

Sustancias Puras:

Composición fija.

Compuestos:

Sustancia pura que se descompone en otras más simples por métodos químicos.

Elementos:

Sustancia pura que no se descompone en otras más simples.

Técnicas de Separación

Los componentes de una mezcla, ya sea homogénea o heterogénea, pueden separarse utilizando técnicas físicas:

Mezclas Heterogéneas:

• Filtración
• Decantación

Mezclas Homogéneas:

• Cristalización
• Destilación

Filtración:

Consiste en separar un sólido de un líquido a través de un filtro, aprovechando la diferencia de tamaño entre ambos.

Decantación:

Consiste en separar dos fases líquidas aprovechando la diferencia de densidad entre ambas.

Destilación:

Consiste en separar dos componentes líquidos aprovechando la diferencia de puntos de ebullición entre ellos.

Cristalización:

Consiste en separar dos componentes aprovechando la mayor volatilidad del líquido, la facilidad para pasar al estado gaseoso.

Disoluciones

Soluto:

Sustancia que se disuelve, componente que se encuentra en menor cantidad.

Disolvente:

Sustancia que disuelve al soluto, componente que se encuentra en mayor cantidad.

Disolución Saturada:

A una determinada temperatura, ya no admite más soluto.

Solubilidad:

Es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad fija de disolvente.

Estructura Atómica

Modelo Atómico Actual

El átomo tiene dos partes bien diferenciadas: núcleo y corteza.

Núcleo:

Es la parte central del átomo, contiene protones y neutrones.

• Protones: partículas con carga positiva y masa.
• Neutrones: partículas con masa, sin carga, su masa es aproximadamente igual a la de los protones.

La masa del átomo se concentra en el núcleo, ya que la masa de los electrones es insignificante en comparación con la de los protones y neutrones.

Corteza:

Es la parte exterior del átomo, contiene electrones con carga negativa. Su carga es igual en valor absoluto a la del protón, pero su masa es unas 2000 veces menor.

En todos los átomos, el número de protones del núcleo es igual al número de electrones de la corteza, por lo que el átomo es eléctricamente neutro.

El volumen que ocupa el átomo es 10⁵ veces mayor que el volumen del núcleo. Podemos decir que el átomo es esencialmente vacío.

Orbitales:

Son regiones del espacio alrededor del núcleo donde la probabilidad de encontrar un electrón con una cierta energía es muy grande.

Número Atómico (Z):

Indica el número de protones y determina de qué elemento se trata.

Número Másico (A):

Indica el número de nucleones, es decir, el número total de protones y neutrones que tiene un átomo.

Elemento Químico:

Sustancia química cuyos átomos tienen todos el mismo número atómico.

Isótopos:

Son átomos de un mismo elemento que tienen diferente número másico.

Unidad de Masa Atómica:

Se define como la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12 y es aproximadamente la masa de un protón o neutrón.

Masa Isotópica:

Es el número másico de un isótopo expresado en unidades de masa atómica.

Estructura Electrónica

Los electrones se sitúan en orbitales, en cada uno de los cuales hay un máximo de dos electrones. Los orbitales se agrupan en siete niveles de energía. Cada nivel de energía tiene uno o más subniveles, llamados s, p, d, f.

• El número de orbitales en cada subnivel es fijo.
• El número de electrones que caben en cada subnivel también es fijo.
• Los electrones ocupan los orbitales en orden creciente de energía, empezando por los de menor energía.

Configuración Electrónica:

Es la distribución de los electrones de un átomo en los diferentes niveles y subniveles.

Radioactividad

Radioactividad Natural:

Es el proceso de emisión natural y espontánea de radiación por parte de núcleos inestables que se transforman en otros núcleos.

Radioactividad Artificial:

Es la radioactividad que se produce cuando isótopos estables son bombardeados con diversas partículas.

Fisión Nuclear:

Es la reacción nuclear que se produce cuando un núcleo pesado se rompe.

Aplicaciones de la Radioactividad:

• Radiología
• Radioterapia
• Esterilización de alimentos
• Trazadores isotópicos en Biología y Medicina
• Elaboración de nuevos materiales

Moléculas

Moléculas de Elementos:

Están formadas por dos o más átomos del mismo elemento.

Moléculas de Compuestos:

Están formadas por dos o más átomos de diferentes elementos.

Redes Cristalina:

Los elementos y compuestos pueden estar formados por un número indeterminado de partículas elementales que constituyen una estructura geométricamente ordenada.

Regla del Octeto:

Los átomos de los elementos tienden a ganar, perder o compartir electrones para que su capa más externa adquiera la configuración del gas noble más cercano.

Enlaces Químicos

Enlace Químico:

Es la unión que se establece entre átomos o partículas elementales para formar una sustancia.

Enlace Iónico:

Es la unión que se produce entre iones. Un ion es un átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido uno o más electrones, adquiriendo carga negativa o positiva. Las fuerzas de unión son la atracción electrostática entre iones de signo contrario.

Enlace Covalente:

Es la unión que se produce cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones.

Enlace Metálico:

Es la unión que existe entre los átomos de un metal, que se organizan formando una red cristalina.