Materia

Ahora frente al ordenador, usted esta observando una serie de "estructuras" y formas diferentes a los cuales puede tocar, oler, ver, de modo tal que nuestros sentidos estan participando, pero no en la existencia de estas "estructuras" la cual es independiente a nosotros, ya que sus cambios se originan debido a su movimiento interno o/y externo; a estas "estructuras" y formas se les denomina materia (...en la cual obviamente usted, nosotros estamos incluidos), que de acuerdo al latin materĭa implica una realidad primaria de la que están hechas las cosas, además de una realidad espacial y perceptible por los sentidos, que, con la energía, constituye el mundo físico. Nuestro universo esta constituido por materia en sus diferentes formas, con asociaciones a la energía, siendo estas consideradas como tal por ser perceptibles y medibles físicamente en el espacio - tiempo.


En esta primera decada del siglo XXI, se ha determinado que nuestro universo esta constituido de diversas formas de materia, que en general se puede distribuir así:
  • Materia másica; esta se encuentra en forma común, como la sal, el azúcar, el ordenador por decir, esta solo constituye el 5,0% y a pesar de ser muy pequeña esta aún no ha podido ser analizada en un 50%.
  • Materia oscura; de composición desconocida, no emite o refleja suficiente radiación electromagnética, para que esta pueda ser observada por tecnología nuestra, pero su existencia esta probada debido a que sus efectos gravitacionales se muestran sobre la materia visible, juega un papel importante en la formación y evolución de las galaxias, constituye el 23,0%.
  • Energía oscura; constituye el 72% de nuestro universo, presente en el espacio ejerce una presión negativa que tiende a aumentar la expansión del universo generando una fuerza gravitacional repulsiva.
OBSERVACIÓN: la masa se define como la cantidad de materia que presenta una determinada porción de materia a la que se denomina Cuerpo; para medir la masa se emplea la balanza y la unidad de medida en el Sistema Internacional de unidades, S.I., es el kilogramo, kg.

Para un mejor análisis, veamos el siguiente cuadro de distribución:


La materia ordinaria, que esta constituida de masa, puede conceptuarse desde dos puntos de vista, así el macroanalítico conceptua que la materia es todo aquello que tiene extensión, es ponderable, impenetrable por tanto ocupa un lugar en el espacio, posee masa y volumen, entonces son ejemplos un auto, un lápiz, el agua de mar, el aire...; empero, desde la perspectiva del microanalítico, la materia es todo cuanto existe en el universo, constituida de partículas elementales como el protón, hiperón, neutrón, electrón, entre otras, que puede aún encontrarse en estado libre, sin embargo se agrupan entre sí para formar átomos, que a su vez se unen para formar moléculas e iones. Por otra parte la materia no másica, de la que esta constituido gran parte del universo es energía o campo, que no presentan masa, como la luz, rayos X, rayos gamma, ondas hertzianas, que estan constituidas de paquetes de energía a los que se les denomina fotones. Podemos entonces afirmar que la materia en el universo se presenta en dos formas, siendo la primera: materia sustancial (materia o materia con masa) o condensada, como el oro, betún, fármacos,... y la segunda: materia insustancial (energía o campo o materia sin masa) o disipada, como la luz, campo magnético, microondas,...

La materia hoy en día se conceptúa como todo aquello que existe en el universo, suceptible de ser percibido por nuestros sentidos por ser una realidad objetiva independiente de nosotros, encontrándose en constante movimiento el cual genera cambios o transformaciones.


La materia (materia sustancial) como tal presenta diferentes tipos de propiedades o características que lo distinguen de otros semejantes, las cuales pueden analizarse desde diferentes puntos de vista, veamos los más importantes, de acuerdo a:


I. La Observación de análisis:

A. Observables directamente.- Cuando se analiza a la materia directamente en un dispositivo de medición obteniéndose un determinado valor numérico, como la presión, temperatura, masa, peso,...

B. Observables indirectamente.- Cuando a la materia se le analiza indirectamente mediante el empleo de una función matemática, a partir de observaciones directas, como la entalpía, densidad, entropía...


II. La Cantidad de sustancia analizada:

A. Propiedades extensivas.- El valor medido de estas propiedades dependen de la adición de masa, razón por el cual se le denominan Aditivos, así si tenemos 20mL de aceite y luego le agregamos 10mL de más de aceite tendremos 30mL, el valor del volumen a cambiado al agregarle mayor masa,  por lo tanto el volumen es una propiedad extensiva, al igual que esta podemos citar a la inercia, peso, presión de un gas, superficie, calor ganado o perdido,...

B. Propiedades intensivas.- El valor medido de estas propiedades no dependen de la adición de masa, razón  por el cual No son Aditivos, así si sacamos de una cisterna 50mL de agua potable en un recipiente su densidad será aproximadamente 1g/mL, si ahora sacamos 250mL en otro recipiente, la densidad será la misma, por lo tanto, la densidad no cambia de valor al considerar otra masa, es una propiedad intensiva, al igual que esta podemos citar a la temperatura de fusión, color, olor, reactividad, mol-g, electronegatividad, maleabilidad, conductividad térmica,...  

OBSERVACIÓN: Estas propiedades extensivas e intensivas se incluyen dentro de la propiedades físicas, pero a las propiedades químicas solo se le incluyen dentro de las propiedades intensivas.


III. Su composición y propiedades:

A. Propiedades físicas.- Se refieren a aquellas cualidades que facilitan la identificación de un tipo de materia sin producir una transformación de la misma, se subdivide en:

A.1. Propiedades generales.- se presenta en todo cuerpo material sin excepción, razón por el  cual no permiten diferenciarlos, estas propiedades son:

A.1.1. Extensión: es la cualidad de ocupar un mayor o menor espacio, esta se relaciona con la longitud, área y volumen, por lo que implica que la materia posee dimensiones; así su ordenador ocupa un cierto espacio. Veamos otros ejemplos:


A.1.2. Impenetrabilidad: el lugar ocupado por un cuerpo, no puede al mismo tiempo ser ocupado por otro; es por eso que a un tarro de leche se le hace dos huecos, por uno de ellos ingresará el aire para ocupar cierto espacio de la leche empujándola hacía afuera, obviamente los agujeros del tarro deben estar frente al piso para poder observar el proceso. Aquí otros ejemplos cotidianos:


A.1.3. Inercia: es la resistencia que ofrecen los cuerpos a ser modificados en su estado de reposo o de movimiento uniforme. De esta propiedad deriva la medida cuantitativa de la masa (m), observándose que a mayor masa mayor inercia (masa inercial). La masa es una medida de la inercia de los cuerpos, matemáticamente es la razón entre la intensidad de la fuerza (F) o causa, y, la variación de la velocidad (a) o efecto, así tenemos: m = F/a. Aquí unos ejempos más de inercia:


A.1.4. Gravedad: todos los cuerpos son atraídos hacía el centro del astro donde se encuentra; esta fuerza con el cual son atraídos se denomina peso (W), el cual se sustenta así:  W = m x g
donde "g" es la aceleración de la gravedad y "m" es la masa del cuerpo.


OBSERVACIÓN: La masa (m) y el peso (W) son propiedades generales de la materia. En el S.I. la masa (m) y el peso (W) son semejantes, así no es raro que el común de la gente pregunte: ¿cuál es su peso? en vez de ¿cuál es su masa?, tal vez se deba a que en nuestro planeta la gravedad casi es una constante, por lo que no importa esta diferencia; empero, en el espacio la diferencia es notable, pues mientras la masa no cambia en cualquier lugar en que se encuentre, el peso si cambia, pues esta depende de la gravedad, tanto así que si llegaramos a un lugar sin gravedad (ingravido), nuestro peso sería cero.


A.1.5. Porosidad: Las partículas de los cuerpos no están inmediatamente unidas unas a otras, sinó que dejan entre si, espacios llamados poros reales (o sensibles), observándose una distribución especial que constituye su estructura mecánica; así cuando se trata de espacios entre las moléculas se les denomina poros físicos, siendo su distribución una estructura molecular.


A.1.6. Divisibilidad: es la cualidad que explica la divisibilidad de la materia, esto implica que la materia puede fraccionarse en partículas cada vez más pequeñas por medio de diferentes procesos, por ejemplo por medio de procesos mecánicos se dividen en partículas, por medios físicos en moléculas, esta propiedad explica la naturaleza corpuscular de la materia.

A.1.7. Entropia (S): Es una magnitud termodinámica que mide el grado de desorden que existe en la materia, así la entropía de un sistema aislado sólo puede permanecer constante o aumentar, entonces entre un gas y un líquido por ejemplo, la mayor entropía lo manifiesta el gas.


A.1.8. Energía interna (U): es la energía almacenada dentro de un cuerpo o sistema como la energía de movimiento interno de los átomos y moléculas.

A.1.9. Entalpía (H): denominado también poder calorifico, es el calor involucrado en un proceso a presión  constante.


OBSERVACIÓN: Existen algunas propiedades generales como el volumen, inercia que pueden catalograse como propiedades extensivas.

A.2. Propiedades particulares (o específicas).- se presentan en ciertos grupos de materia, que le permiten diferenciarlos de los demás e identificarlos. Aquí algunos, de los más importantes:

A.2.1. Dureza: es la oposición que ofrecen los cuerpos sólidos a ser rayados o penetrados superficialmente, esto depende de la cohesión de las partículas que forman el cuerpo, así pueden ser blandos como el estaño (Sn) y duros como el diamante (C).

A.2.2. Tenacidad: es la oposición que ofrecen los sólidos a la ruptura por tracción, empero, si esta resistencia es grande se considera que el cuerpo es tenaz, como el acero, y si la resistencia es pequeña se considera que el cuerpo es frágil, como el vidrio.

A.2.3. Elasticidad: propiedad por el cual los cuerpos recuperan su forma y volumen inicial cuando cesa la causa que lo deformaba, como la liga, el caucho. Aquellos cuerpos fácilmente deformables como la cera, arquetipo, plastilina, que conservan la nueva forma, reciben el nombre de Plásticos.

A.2.4. Maleabilidad: exclusivo de sólidos metálicos que se extienden en planchas o láminas como el oro (Au), bronce, cobre (Cu),...

A.2.5. Ductibilidad: exclusivo de sólidos metálicos que se reducen a hilos o alambres como el oro, plomo (Pb), estaño, latón,...

A.2.6. Resistencia de materiales: es la medida de la capacidad de un material sólido deformable para soportar tensiones de cargas, distorción, sufrir ruptura, sin alterar su estructura interna o colapsar.

A.2.7. Resiliencia: es la propiedad de acumular o liberar energía en la aplicación o retiro de carga.

A.2.8. Rigidez: cualidad de un sólido o elemento estructural para soportar a la deformación elástica sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos.


A.2.9. Fluidez: los líquidos y gases tienen la capacidad de fluir, desplazarse o escapar por los orificios practicados en los recipientes que le contienen, es proporcional a la temperatura, así a menor temperatura el fluído se desplazará más lentamente.

A.2.10. Viscosidad (n): es la resistencia que oponen los fluidos al desplazamiento o movimiento de los cuerpos en su seno, a causa de la fuerte cohesión y adhesión, es una cualidad inversa a la fluidez, así a mayor temperatura la viscosidad es menor, fluyendo más rapidamente.

A.2.11. Comprensibilidad: los cuerpos gaseosos poseen poca resistencia a la disminución de volumen, por lo grandes espacios que estas presentan.

A.2.12. Expansibilidad: al aumentar la temperatura, los cuerpos gaseosos aumentan el volumen, debido a que su energía cinética (o de movimiento) aumenta, ocupando un mayor espacio.

A.2.13. Tensión superficial: se manifiesta en líquidos, es la fuerza necesaria entre las moléculas de la parte superior del líquido para mantener en equilibrio una lámina delgada en esta parte, la misma que permite que algunas partículas "floten" en su superficie, aún siendo más pesadas.

A.2.14. Conductividad: Es aquella propiedad por la que un cuerpo permite el paso de la corriente eléctrica o el calor, donde el calor se puede transmitir de tres formas distintas como es la conducción metálica, la convección y la radiación.


B. Propiedades químicas.- consideradas como propiedades intensivas, son aquellas asociadas a las reacciones químicas, hechos en los cuales se producen alteraciones en la estructura y ordenamiento de los átomos, al analizar a la materia y sus interaciones, para ello se presenta los siguientes ejemplos: Potencial de ionización (P.I), afinidad electrónica (A.E), número atómico (Z), masa atómica (M.A), tamaño atómico, iónico y molecular, reactividad, combustibilidad, oxidación, reducción,...



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