Definiciones Fundamentales
Para comprender el mundo que nos rodea, es esencial empezar por los conceptos más básicos que definen la existencia física.
Materia
Concepto general que se refiere a todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y es susceptible de observación.
Material
Llamamos material a las porciones de materia que forman parte de todo lo construido o fabricado.
Material de Construcción
Llamamos material de construcción a cualquier material que se puede utilizar en una construcción o que forma parte de ella.
Materia Prima
Es la materia que obtenemos de recursos naturales para utilizarla como material. También se denomina así a las materias que utiliza una industria para fabricar un producto, aunque no provengan directamente de la naturaleza.
La Búsqueda del Conocimiento sobre la Materia: Un Recorrido Histórico
A lo largo de la historia, el ser humano se ha preguntado de qué están formadas las cosas que nos rodean, lo que en filosofía se denomina Physis. Esta curiosidad ha impulsado descubrimientos clave a lo largo de los siglos.
La Edad Media
Los alquimistas, figuras importantes de esta etapa, buscaban cómo transformar un material en otro y son considerados los precursores de la química moderna.
La Edad Moderna
Esta época marcó un punto de inflexión gracias a la introducción del método científico. Científicos destacados de este periodo incluyen:
- Galileo Galilei: Introdujo las matemáticas en la física y destacó la importancia de la experimentación.
- Van Helmont: Fue el primero en preocuparse por diferenciar los distintos tipos de gases.
- Torricelli: Discípulo de Galilei, demostró que el aire tiene peso.
- Guericke: Inventó una bomba que podía extraer el aire contenido en un recipiente y fue el primero en experimentar con el vacío.
- Boyle: Experimentó comprimiendo el aire y descubrió que el volumen que este ocupa depende de la presión ejercida, creando la conocida ley de Boyle-Mariotte.
El Siglo XVIII
El siglo de las luces trajo consigo avances cruciales en la comprensión de la composición del aire y la materia.
- Priestley: Descubrió una parte del aire que llamó «aire desflogisticado», que hoy conocemos como oxígeno.
- Lavoisier: Demostró la importancia de la precisión en las mediciones experimentales. Además, formuló la ley de conservación de la masa, que establece que, aunque las sustancias se transformen, su masa total permanece constante.
- Cavendish: Observó que se podía obtener agua al condensar los vapores producidos al quemar un gas inflamable (hidrógeno).
El Siglo XIX
Este siglo fue fundamental para el desarrollo de la teoría atómica moderna.
- Dalton: Recuperó el concepto de «átomo». Notó que la diferencia entre las partículas de distintos elementos radicaba en su peso, estableciendo la necesidad de pesar los elementos para distinguirlos.
- Avogadro: Postuló la existencia de un nuevo tipo de partícula (la molécula), que servía para explicar muchos aspectos del funcionamiento de las reacciones químicas.
- Mendeléyev: Se le atribuye la creación de la tabla periódica. El sistema periódico actual se basa en el número atómico de cada elemento, aunque originalmente se ordenó por peso atómico.
- Thomson: Descubrió el electrón, una partícula emitida por la materia. Sus discípulos, como Rutherford, descubrieron posteriormente que la mayor parte de la masa del átomo se concentra en un punto central (el núcleo) y que la mayor parte del átomo es espacio vacío.
Propiedades Generales de la Materia
Toda la materia comparte una serie de propiedades generales que la caracterizan:
- Extensión: Cualquier ente material ocupa un volumen en el espacio.
- Inercia: La materia conserva su estado de reposo o movimiento mientras no exista una fuerza externa que lo modifique.
- Divisibilidad: Una porción de materia siempre se puede reducir a porciones más pequeñas hasta llegar a sus partículas fundamentales.
- Discontinuidad: La teoría atómica ha demostrado que la materia está constituida por partículas discretas (átomos, moléculas), no es un continuo.
- Masa: Se puede definir como la relación entre la fuerza que actúa sobre un cuerpo y la aceleración que le produce (F = m · a).
Constitución y Estructura de la Materia
Constitución de la Materia
La materia está constituida básicamente por masa y energía. La energía puede transformarse en masa y viceversa, según la famosa ecuación de Einstein: E = mc². También podemos considerar que la materia está constituida por partículas.
Estructura de la Materia
Llamamos estructura al orden o la manera en que están relacionadas las partes de un todo que puede considerarse un conjunto.
Partículas Constituyentes de la Materia
Partículas Elementales
Llamamos partículas elementales a aquellas que, hasta donde sabemos, son indivisibles.
Átomos
Son estructuras de carácter eléctrico integradas por partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. Las propiedades fundamentales para diferenciar estas partículas son su masa, su carga eléctrica y su vida media.
- Núcleo: En él se concentra la mayor parte de la masa del átomo. Tiene carga positiva y está formado por protones (carga positiva) y neutrones (sin carga).
- Corteza: Es una zona muy ligera en comparación con el núcleo. Tiene carga negativa y está formada por electrones.
Los electrones pueden diferenciarse en dos grupos según su ubicación en el átomo:
- Electrones internos: Se encuentran cerca del núcleo y no pueden interactuar con otros átomos.
- Electrones de valencia: Son los más alejados del núcleo y sí pueden interactuar con otros átomos, siendo responsables de los enlaces químicos.