Composición de la Materia
La materia está formada por unas partículas muy pequeñas llamadas átomos. Las sustancias iguales tienen átomos iguales, mientras que los átomos diferentes tienen masa y propiedades diferentes. Los átomos se representan ordenados en función de su número atómico en la tabla periódica.
El Átomo y su Estructura
El átomo se compone de un núcleo situado en el centro, donde se encuentran dos tipos de partículas: los protones y los neutrones. Alrededor del núcleo giran otras partículas denominadas electrones.
- Los protones tienen masa y carga eléctrica positiva.
- Los neutrones tienen masa, pero no tienen carga eléctrica.
- Los electrones tienen carga eléctrica negativa y apenas tienen masa.
En un átomo neutro, existe la misma cantidad de protones que de electrones, es decir, tiene la misma carga positiva que negativa, resultando en una carga neta de cero.
Agrupaciones de Átomos: Moléculas y Redes Cristalinas
En la naturaleza, los átomos se pueden encontrar unidos de diferentes maneras, principalmente formando moléculas o cristales.
- Las moléculas son uniones de un número limitado de átomos.
- En los cristales, un número ilimitado de átomos se une formando estructuras geométricas ordenadas llamadas redes cristalinas.
Elementos y Compuestos
- Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales (por ejemplo: hierro, oxígeno, hidrógeno, azufre). Existen más de 100 elementos diferentes en la naturaleza.
- Un compuesto es una sustancia pura que está formada por la unión de átomos diferentes (por ejemplo: agua, sal, alcohol, azúcar).
Los Estados de la Materia y sus Transformaciones
La materia puede presentarse en la naturaleza en tres estados fundamentales: sólido, líquido o gaseoso.
Estado Sólido
La materia en estado sólido muestra las siguientes características:
- Presenta masa, volumen y forma fija, ya que sus partículas se encuentran fuertemente unidas.
- Se dilatan (aumentan de volumen) al calentarse, ya que sus partículas se separan al recibir calor.
Estado Líquido
La materia en estado líquido presenta estas características:
- Tienen masa y volumen fijo.
- Su forma se adapta al recipiente que la contiene.
- Todos los líquidos, excepto el agua, disminuyen su volumen al enfriarse y lo aumentan cuando se calientan.
Estado Gaseoso
La materia en este estado presenta las siguientes características:
- Tiene una masa fija.
- Su volumen es variable, ya que los gases se comprimen y se expanden con facilidad, tendiendo a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene.
- Su forma es variable, pues adquiere la forma del recipiente que lo contiene.
- Los gases se contraen (disminuyen de volumen) al enfriarlos y se dilatan con facilidad al calentarlos.
Cambios de Estado
Un cambio de estado es una transformación en la que se altera la disposición de las partículas de la materia y la interacción entre ellas. Estos cambios se deben, en buena medida, a la variación de temperatura de la sustancia. Es importante destacar que, durante el cambio de estado, la temperatura permanece constante.
Propiedades durante los Cambios de Estado
Al cambiar de estado, algunas propiedades de la materia cambian, mientras que otras permanecen constantes:
- La masa, o cantidad de materia, permanece invariable.
- El volumen, como norma general, aumenta (dilatación) al incrementar la temperatura y disminuye (contracción) al reducirla.
- La densidad, que es la relación entre masa y volumen (d = m/V), cambia en función del volumen. Aumenta cuando el volumen disminuye y viceversa.
Tipos de Cambios de Estado
Fusión
Es el paso de sólido a líquido. Para que se produzca, la temperatura debe aumentar, haciendo que las partículas adquieran más energía y se separen. La temperatura a la cual ocurre este cambio se denomina punto de fusión, y es específica para cada sustancia (para el agua, por ejemplo, es de 0 °C).
Solidificación
Es la transformación de líquido a sólido. Requiere una disminución de la temperatura, lo que provoca que las partículas pierdan energía y se acerquen. La temperatura de solidificación es la misma que el punto de fusión.
Sublimación
Es el paso directo de sólido a gas, sin pasar por el estado líquido. Requiere un aumento de temperatura para que las partículas ganen energía y se separen.
Sublimación Regresiva o Deposición
Es el paso directo de gas a sólido. Ocurre cuando la temperatura disminuye, haciendo que las partículas pierdan energía y se unan.
Vaporización
Es el paso de líquido a gas y requiere un aumento de temperatura. Puede ocurrir de dos formas:
- Evaporación: Es una vaporización lenta que ocurre solo en la superficie del líquido y a cualquier temperatura.
- Ebullición: Ocurre en toda la masa del líquido cuando este alcanza una temperatura específica llamada punto de ebullición (para el agua, es de 100 °C). Cuando el agua alcanza esa temperatura, decimos que hierve.
Condensación
Es el paso de gas a líquido. Este proceso requiere que la temperatura disminuya, provocando que las partículas pierdan energía y se agrupen.
Sustancias Puras y Mezclas
- Sustancias puras: Son aquellas formadas por partículas idénticas entre sí. Pueden ser elementos o compuestos.
- Mezclas: Son combinaciones de dos o más sustancias puras. Se clasifican en:
- Mezcla homogénea: Aquella en la que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista (ejemplos: agua de mar, agua con azúcar).
- Mezcla heterogénea: Aquella en la que los componentes se pueden identificar a simple vista (ejemplos: una pizza, una mezcla de grava y arena).
Los Estados de la Materia y sus Transformaciones
La materia puede presentarse en la naturaleza en tres estados fundamentales: sólido, líquido o gaseoso.
Estado Sólido
La materia en estado sólido muestra las siguientes características:
- Presenta masa, volumen y forma fija, ya que sus partículas se encuentran fuertemente unidas.
- Se dilatan (aumentan de volumen) al calentarse, ya que sus partículas se separan al recibir calor.
Estado Líquido
La materia en estado líquido presenta estas características:
- Tienen masa y volumen fijo.
- Su forma se adapta al recipiente que la contiene.
- Todos los líquidos, excepto el agua, disminuyen su volumen al enfriarse y lo aumentan cuando se calientan.
Estado Gaseoso
La materia en este estado presenta las siguientes características:
- Tiene una masa fija.
- Su volumen es variable, ya que los gases se comprimen y se expanden con facilidad, tendiendo a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene.
- Su forma es variable, pues adquiere la forma del recipiente que lo contiene.
- Los gases se contraen (disminuyen de volumen) al enfriarlos y se dilatan con facilidad al calentarlos.
Cambios de Estado
Un cambio de estado es una transformación en la que se altera la disposición de las partículas de la materia y la interacción entre ellas. Estos cambios se deben, en buena medida, a la variación de temperatura de la sustancia. Es importante destacar que, durante el cambio de estado, la temperatura permanece constante.
Propiedades durante los Cambios de Estado
Al cambiar de estado, algunas propiedades de la materia cambian, mientras que otras permanecen constantes:
- La masa, o cantidad de materia, permanece invariable.
- El volumen, como norma general, aumenta (dilatación) al incrementar la temperatura y disminuye (contracción) al reducirla.
- La densidad, que es la relación entre masa y volumen (d = m/V), cambia en función del volumen. Aumenta cuando el volumen disminuye y viceversa.
Tipos de Cambios de Estado
Fusión
Es el paso de sólido a líquido. Para que se produzca, la temperatura debe aumentar, haciendo que las partículas adquieran más energía y se separen. La temperatura a la cual ocurre este cambio se denomina punto de fusión, y es específica para cada sustancia (para el agua, por ejemplo, es de 0 °C).
Solidificación
Es la transformación de líquido a sólido. Requiere una disminución de la temperatura, lo que provoca que las partículas pierdan energía y se acerquen. La temperatura de solidificación es la misma que el punto de fusión.
Sublimación
Es el paso directo de sólido a gas, sin pasar por el estado líquido. Requiere un aumento de temperatura para que las partículas ganen energía y se separen.
Sublimación Regresiva o Deposición
Es el paso directo de gas a sólido. Ocurre cuando la temperatura disminuye, haciendo que las partículas pierdan energía y se unan.
Vaporización
Es el paso de líquido a gas y requiere un aumento de temperatura. Puede ocurrir de dos formas:
- Evaporación: Es una vaporización lenta que ocurre solo en la superficie del líquido y a cualquier temperatura.
- Ebullición: Ocurre en toda la masa del líquido cuando este alcanza una temperatura específica llamada punto de ebullición (para el agua, es de 100 °C). Cuando el agua alcanza esa temperatura, decimos que hierve.
Condensación
Es el paso de gas a líquido. Este proceso requiere que la temperatura disminuya, provocando que las partículas pierdan energía y se agrupen.
Sustancias Puras y Mezclas
- Sustancias puras: Son aquellas formadas por partículas idénticas entre sí. Pueden ser elementos o compuestos.
- Mezclas: Son combinaciones de dos o más sustancias puras. Se clasifican en:
- Mezcla homogénea: Aquella en la que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista (ejemplos: agua de mar, agua con azúcar).
- Mezcla heterogénea: Aquella en la que los componentes se pueden identificar a simple vista (ejemplos: una pizza, una mezcla de grava y arena).
En el caso del agua, por ejemplo, es de 0 °C.
Solidificación
Es la transformación de líquido a sólido. Requiere una disminución de la temperatura, lo que provoca que las partículas pierdan energía y se acerquen. La temperatura de solidificación es la misma que el punto de fusión.
Sublimación
Es el paso directo de sólido a gas, sin pasar por el estado líquido. Requiere un aumento de temperatura para que las partículas ganen energía y se separen.
Sublimación Regresiva o Deposición
Es el paso directo de gas a sólido. Ocurre cuando la temperatura disminuye, haciendo que las partículas pierdan energía y se unan.
Vaporización
Es el paso de líquido a gas y requiere un aumento de temperatura. Puede ocurrir de dos formas:
- Evaporación: Es una vaporización lenta que ocurre solo en la superficie del líquido y a cualquier temperatura.
- Ebullición: Ocurre en toda la masa del líquido cuando este alcanza una temperatura específica llamada punto de ebullición (para el agua, es de 100 °C). Cuando el agua alcanza esa temperatura, decimos que hierve.
Condensación
Es el paso de gas a líquido. Este proceso requiere que la temperatura disminuya, provocando que las partículas pierdan energía y se agrupen.
Sustancias Puras y Mezclas
- Sustancias puras: Son aquellas formadas por partículas idénticas entre sí. Pueden ser elementos o compuestos.
- Mezclas: Son combinaciones de dos o más sustancias puras. Se clasifican en:
- Mezcla homogénea: Aquella en la que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista (ejemplos: agua de mar, agua con azúcar).
- Mezcla heterogénea: Aquella en la que los componentes se pueden identificar a simple vista (ejemplos: una pizza, una mezcla de grava y arena).