LA MATERIA, EL ATOMO Y SUS PROPIEDADES

Dr. Alvaro Vasquez Orozco

Materia:

• Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio que posee masa propia y que puede ser percibida fácilmente por nuestros sentidos como su extensión, masa, energía, peso, inercia”.

• En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos.

• Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.

Materia

• En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte a el universo observable, tiene energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la física.

Física clásica

Clásicamente se consideraba que la materia tiene tres propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa y duración en el tiempo.

Física moderna

Se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa

Conceptos importantesFENÓMENO.-Todo cambio que sufre la materia, el cambio se describe como la

diferencia encontrada al observar un objeto en 2 condiciones diferentes.

FENOMENO FISICO.-Es el cambio o transformación que sufre la materia en forma transitoria

(pasajera) es decir cambios temporales que solo duran mientras actúe la energía que los provoco. Eje. Vaporización, congelación, dilatación.

FENÓMENO QUÍMICO.-Es el cambio que sufre la materia en su naturaleza intima, dando origen

a otra sustancia de propiedades químicas distintas. Eje. Combustión, digestión, fermentación, cualquier reacción química.

Continuación… SUSTANCIA.-Porción de materia constituida por un solo tipo de partículas

con composición fija y propiedades que la distinguen, sustancia pura, existe 2 tipos de sustancia elemental y compuesto.ELEMENTO.-O sustancia elemental, es la sustancia más simple que no se pueden descomponer y tampoco obtener otra más sencilla. Eje Sodio, Potasio, Azufre.COMPUESTO.-Sustancia que por procesos adecuados se puede descomponer en dos o más elementos que son sus componentes. Eje. Agua, acido sulfúrico, acido nítrico, etc.

Continuación…

COMBINACIÓN.-Fenómeno por el cual 2 o más sustancias

diferentes intervienen en una transformación intima (reacción química), la proporción de masas es constante, en un combinación las propiedades de las sustancias originales desaparecen y se observa propiedades en los productos que ninguna de ellas poseía.

Continuación…

MEZCLA.-Es un sistema de la materia constituido por la agregación

de 2 o más sustancias en la que no existe acción química alguna, los constituyentes conservan sus propiedades características, se reúnen en proporciones arbitrarias y pueden separase por simples métodos físicos o mecánicos, Ej. una de taza de Té, agua mas alcohol.MEZCLA HOMOGÉNEA.- Si sus componentes no pueden individualizarse a simple vista.MEZCLA HETEROGÉNEA.-Si sus componentes pueden individualizarse a simple vista.

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

Es la forma en que nuestros sentidos perciben a la materia y son 4: Estado sólido, estado líquido, estado gaseoso y plasmático.

Sólido a líquido: Fusión

Líquido a gas: Evaporación

Sólido a gas: Sublimación

Gas a líquido: Condensación

Líquido a sólido: Solidificación

Gas a sólido: Deposición (Sublimación Inversa)

PROPIEDADES DE LA MATERIAPor su naturaleza, las propiedades pueden ser:

– Propiedades Físicas: son constantes y reversibles, por ejemplo: color, densidad, ductilidad, maleabilidad, tenacidad, conductibilidad, magnetismo, punto de fusión, punto de ebullición.

– Propiedades Químicas :son constantes e irreversibles, por ejem: acción digestiva , corrosividad, fermentación, inflamabilidad, la radiactividad.

Por su dependencia con la cantidad de materia, pueden ser:

– Propiedades Intensivas: no de penden de la cantidad de materia. Eje. Color, dureza, densidad etc.

– Propiedades Extensivas: se modifican con la cantidad de materia. Eje. Masa. Volumen, concentración, etc.

TEORIA ATOMICA.-

Las diferentes teorías atómicas en el tiempo han tratado fundamentalmente de explicar y dar a conocer la constitución interna de la materia.

Los griegos con Leucipo y Demócrito 700 años A.C. indicaron que la materia estaba formada por partículas diminutas e indivisibles llamadas átomos (sin división), esta teoría no fue desarrollada debido a Aristóteles quien postulaba que la base del mundo material era el agua, aire, tierra y fuego.

Teoría Atómica

John Dalton propone su teoría atómica, basada en 4 postulados:

1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos.

2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas.

3. Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento.

4. Una reacción química implica solo la separación, combinación o reordenamiento de los átomos; nunca supone la creación o destrucción de los mismos.

• MODELO ATOMICO DE THOMPSON.-• Considera al átomo como una gran esfera con

carga eléctrica positiva en la cual se distinguen los electrones como pequeños granitos ( De forma similar a la pepitas de una sandia).

• MODELO ATOMICO DE RUTHEFORD.-• Considera al átomo formado por: la corteza en

la corteza se encuentran los electrones que giran alrededor del núcleo en orbitas circulares y el núcleo muy pesado formado por protones y neutrones,

• MODELO ATOMICO DE BOHR.-

Postulo un modelo sencillo del átomo de hidrogeno, considerando:

El electrón gira alrededor del núcleo en orbitas circulares sin emitir energía radiante.

Las orbitas circulares deben cumplir la condición:

donde:• R= radio en • Z= numero atómico• n= nivel

En un estado excitado los electrones pueden acceder a un nivel superior absorbiendo energía o descender a un nivel menor liberando energía.

• Rh= Constante de Rydberg = 2,18x1018

• ni,f = 1,2,3…

PARTICULA SIMBOLO MASA(g) CARGA(c)

Protón P+ 1,676x10-24 1,6x10-19

Neutrón N 1,676x10-24 0

Electrón e - 9,11x10-24 -1,6x10-19

NUMERO ATOMICO (Z).-• Es el numero de protones del átomo, si el átomo es neutro el

numero de protones es igual al número de electrones.• Z= Numero de protones =+PNUMERO DE MASA (A).-• Es la suma de los protones y neutrones presentes en el núcleo

de un átomo.• A = #P+ + #NCARGA.-• Es la diferencia entre el número de protones y electrones.• Carga=C= #P+ - #e

REPRESENTACION DE UN ELEMENTO.-• X= Símbolo del elemento• A= Numero de masa• Z= Numero atómico• C=Carga • n= Numero de neutrones

Propiedades periódicasRADIO ATOMICO• Es la mitad de la distancia entre 2 átomos idénticos.ELECTRONEGATIVIDAD• Es la medida de la tendencia de un átomo a atraer hacia si los electrones compartidos.

Los elementos más electronegativos son los ejercen mayor atracción sobre los electrones. El flúor es el elemento más electronegativo y el cesio en menos electronegativo.

ELECTRONES VALENCIA• Son aquellos electrones que presenta un átomo en su nivel de energía más alto

denominado capa de valencia.

11Na = 1S2 2S2 2P6 3S1 En el nivel más alto de energía tiene 1 electrón

ENERIGIA DE IONIZACION (EI)• Es la cantidad mínima de energía necesaria para extraer un electrón de un átomo

gaseoso en su estado basal.AFINIDAD ELECTRONICA (AE)• Es la cantidad de energía que se desprende cuando el átomo gana un electrón para

formar un ion con carga (-).

Composición elemental aproximada del cuerpo humano

Elemento Porcentaje Elemento porcentaje

CarbonoOxigenoHidrogenoNitrógenoCalcioFósforo

50 %20%10%

8.5% 4%

2.5%

PotasioAzufreSodioCloroMagnesioHierroManganesoYodo

1%0.80.40.40.10.010.0010.00005

Elementos del cuerpo

humano en una persona de

70 kg

Materia orgánica y agua

Oxigeno O 45.5 KgCarbono C 12.6 KgHidrogeno H 7 KgNitrógeno N 2.1 KgFosforo P 0.7 KgAzufre S 175 g

Minerales abundantes

Calcio Ca 1.05 KgPotasio K 245 gSodio Na 105 gCloro Cl 105 g Magnesio Mg 35 gFlúor F 8 g

Minerales traza

Hierro Fe 3gZinc Zn 2.3gCobre Cu 100 mgManganeso Mn 20 mgCobalto Co 5 mgMolibdeno Mo TrazaYodo I TrazaSelenio Se traza