La Materia y la energía Javiera Mujica Nivelación de estudios CREA

La materia  La materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el

espacio.  La materia es cuantificable  La cantidad de materia de un cuerpo viene dad por su masa. La masa representa una medida de inercia o resistencia que opone un cuerpo a acelerarse cuando se halla sometido a una fuerza. Esta fuerza puede derivarse del campo gravitatorio terrestre y en este caso se denomina peso

Composición de la materia  La materia esta integrada por átomos.

 Un átomo es la menor cantidad de elementos químicos que

tiene existencia propia y puede entrar en combinación. Esta constituido por un núcleo, en la cual se hallan protones y neutrones y una corteza y una corteza donde se encuentran los electro.nes

 Numero atómico: números de protones que existen en el núcleo

del átomo en el núcleo del átomo de un elemento. Si un átomo pierde o gana uno o más electrones adquiere carga positiva o negativa, convirtiéndose en un ion.  Los átomos se combinan formando una molécula. Molécula es la agrupación de dos o mas átomos unidos mediantes enlaces químicos.  Las moléculas de los cuerpos simples están formadas por uno o mas átomos idénticos. Las moléculas de los compuestos químicos están formadas al menos de dos átomos de distinta clase.

Elementos, compuestos y mezclas  Los elementos son la sustancias que están constituidas por

átomos iguales, ósea de la misma naturaleza. Los compuestos están constituidos por átomos diferentes.  Las mezclas se obtienen de la combinación de dos o mas sustancias que pueden ser elementos o compuestos.

 Las mezclas se obtienen de la combinación de dos o más sustancias

que pueden ser elementos o compuestos.  No se establece enlace químico entre los componentes de la mezcla.  Mezcla homogénea: los componentes están distribuidos uniformemente, la concentración es la misma mezcla  Mezcla heterogénea: los componentes no están distribuidos uniformemente en toda la mezcla, es decir, hay más de una fase; cada una mantiene sus características.

Propiedades de la materia  Propiedades físicas: dependen da la sustancia misma. Por

ejemplo; el olor ,el color ,etc.  Propiedades químicas: dependen del comportamiento de la materia frente a otras sustancias. Por ejemplo; la oxidación de un clavo (esta constituido de hierro).

 Las propiedades físicas pueden clasificarse:

 Propiedades físicas extensivas: dependen de la cantidad de materia

presente. Corresponde a la masa, el volumen, la longitud.  Propiedades físicas intensivas: dependen solo del material, independientemente de la cantidad que se tenga, del volumen, etc.

Estados físicos de la materia  Solido: poseen forma propia como consecuencia de su rigidez

y su resistencia a cualquier deformación. Además ocupan un determinado volumen y se dilata al aumentar la temperatura.  Esa rigidez se debe a que las unidades estructurales de los sólidos, los átomos, las moléculas y iones, no pueden moverse libremente en forma caótica.

 Líquidos: se caracterizan por tener un volumen propio,

adaptarse a la forma de la vasija en que están contenidos, poder fluir, ser muy poco comprensibles y poder pasar al estado de vapor a cualquier temperatura. Son muy poco comprensibles bajo la presión. La distancia media entre las moléculas es muy pequeña.

 Los gases: se caracterizan porque llenan completamente el

espacio en el que están encerrados. Son fácilmente comprensibles y capaces de expandirse infinitamente.  Los cuerpos pueden cambiar de estado al variar la presión y la

temperatura.

Los estados de la materia dependen de factores de ambiente como presión y temperatura

Estados de la materia en relación con los cambios de la temperatura del ambiente

Los diferentes estados de la materia se caracterizan por la energía cinéticas de las moléculas y los espacios existentes entre estas

Materia viva e inerte  La tierra alberga a muchos seres vivos, como las plantas y

animales. Una mariposa parece algo muy distinto a una piedra; sin embargo, ambas están compuestas de átomos, aunque éstos se combinan de manera diferente en uno y en otro caso. La mayor parte de la materia es inanimada; es decir, no crece, ni se reproduce, ni se mueve por si misma

Cambios de la materia  Cambios físicos: son los que no hay ninguna alteración o

cambio en la composición de la sustancia.  En general los cambios físicos son reversibles, es decir, se puede volver a obtener la sustancia en su forma inicial.

 Cambios químicos: son las transformaciones que experimentan

una sustancia cuando una estructura y composición varían, dando lugar a la formación de una o mas sustancias nuevas. La sustancia se transforma en otra u otras sustancias diferentes a la original.  El origen de una nueva sustancia significa que ha ocurrido un reordenamiento de los electrones dentro de los átomos y se han creando nuevos enlaces químicos. Estos enlaces químicos determinaran las propiedades de la sustancias diferentes a la original.  La mayoría de los cambios químicos son irreversibles

El cambio químico de la materia se caracteriza por la existencia de reacciones químicas, en cambio s en la composición de la materia y la formación de nuevas sustancias

Cambios de estados físicos  La materia cambia de estado físico según se le aplique calor o

se le aplique frio.  Cuando se le aplica calor se habla de cambios de estado progresivos de la materia. Cuando los cuerpos se enfrían se habla de cambios de estado regresivo.

Cambios de estado progresivo  Sublimación progresiva: es la transformación directa, sin

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pasar por otro estado intermedio , de una materia en estado sólido a estado gaseoso al aplicar calor Ejemplo Hielo (agua en estado solido) + temperatura = vapor (agua en estado gaseoso Fusión: es la transformación de un sólido en líquido al aplicarle calor. es importante hacer la diferencia con el punto de fusión, que es la temperatura a la cual ocurre la fusión. Esta temperatura es específica para cada sustancia que se funde.

 Ejemplos:  Cobre sólido+ temperatura= cobre líquido  Cubo de hielo (sólido)+ temperatura = agua (líquido)  Evaporación: es la transformación de las partículas de superficie    

de un liquido, en gas, por la acción del calor. Este cambio ocurre en forma normal, a temperatura ambiente, en algunas sustancias liquidas como agua, alcohol y otras Ejemplo: Cuanto te lavas las manos y la pones bajo la máquina que tira aire caliente, éstas se secan. Sin embargo si aplicamos mayor temperatura la evaporación se transforma en ebullición.

 Ebullición: es la transformación del líquido en gas por acción del

calor aplicado.  En este caso también hay una temperatura especial para cada sustancia a la cual se produce la ebullición.  Ejemplo:  El agua tiene su punto de ebullición al los 100º C, el alcohol a los 78º C. (en término hervir es una forma común de referirse a la ebullición).

Cambios de estado regresivo  Sublimación regresiva: es el cambio de estado que ocurre

cuando una sustancia gaseosa se vuelve sólida sin pasar de estado liquido  Solidificación: es el paso de una sustancia desde el estado liquido al solido.  Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelados un vaso con agua, o los típicos cubitos de hielo.

 Condensación: es el cambio de estado de una sustancia en estado 

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gaseoso a estado líquido. Ejemplo: el vapor de agua al chocar con una superficie fría, se transforma en liquido En invierno los vidrios de las micros se empañan y luego le corren “gotitas”; es vapor de agua que se condensa En el baño de la casa cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empaña el espejo, luego le corren las “gotitas” de agua.

Cambios de volumen  Los cambios de volumen se refieren a los cambios que sufre

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la materia en relación al espacio que ocupa. Por ejemplo, un cuerpo, aumenta su volumen si aumenta el espacio que ocupa y, por el contrario, si reduce su volumen significa que disminuye el espacio que ocupa. Estos son: Contracción: es la disminución de volumen que sufre un cuerpo al enfriarse. Por ejemplo: Los zapatos quedan más “sueltos” en inviernos. Al poner un globo inflado en un tiesto con agua fría disminuye su tamaño.

 Dilatación : es el aumento de volumen que experimentan los

cuerpos al contacto con la temperatura.  Por ejemplo:  El mercurio del termómetro se dilata con facilidad y por eso es capaz subir por un capilar pequeño e indicar el alza de la temperatura.  Este fenómeno no afecta sólo a los líquidos o sólidos también a los gases. Al recibir un aumento de calor, las partículas se separan entre sí, permitiendo que el gas se torne más liviano y se eleve. Ejemplo de esto es lo que hace posible que los “globos aerostáticos” se puedan elevar y desplazar.

Cambios químicos de la materia  Es aquél que, al ocurrir, tiene como resultado una

transformación de materia. En otras palabras, cuando no se conserva la sustancia original.  Ejemplos:  Cuando quemamos un papel, cuando respiramos y en cualquier reacción química. En todos los casos, encontraremos quelas sustancias originales han cambiado, puesto que en estos fenómenos es imposible conservarlas.

 Para entender la diferencia entre fenómeno físico y fenómeno

químico veremos lo que ocurre en un proceso natural como la fotosíntesis. Durante el proceso de fotosíntesis

Fenómeno

La hoja toma CO2 de aire (también llega el H2O tomada del suelo por la raíz)

Físico

El agua se transforman en Hidrogeno y Oxígeno

Químico

El Oxígeno se desprende de la planta y vuelve a la atmosfera.

Físico

El Hidrogeno reacciona con el Dióxido de Carbono para formar Almidón

Químico

Reacciones químicas  Por experiencia, sabemos que un trozo de hierro se oxidará si

lo dejamos a la intemperie.  Lo que ocurre es una reacción química en la cual el hierro se combina con el oxígeno presente en el aire para formar una sustancia distinta a las originales, un óxido de hierro.  El origen de una nueva sustancia, como el óxido de hierro en nuestro ejemplo, significa que ha ocurrido un reordenamiento de los electrones dentro los electrones de los átomos, y se han creado nuevos enlaces químicos. Estos enlaces químicos determinarán las propiedades de la nueva sustancia.

 La mayoria de los cambíos químicos

La energía  El movimiento de los constituyentes de la materia, los cambios

químicos y físicos y la formación de nuevas sustancias y la formación de nuevas sustancias se originan gracias a cambios en la energía del sistema.  La energía es la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor.  Energía potencial: es la que posee una sustancia debido a su posición espacial o composición química.  Energía cinética: es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

 Energía mecánica: es la que se emplea para mover otro cuerpo.

 Energía calórica: es la que se transmite entre dos cuerpos que

se encuentran a diferente temperatura  El calor: es la energía de transito; que se hace evidente cuando un cuerpo cede el calor a otro para igualar la temperatura de ambos.  Energía eléctrica: es la que se produce por el movimiento de electrones a través de un conductor.  Energía química: es la que generan los alimentos y combustibles , o , más exactamente, la contenida en las moléculas químicas y que se desarrollan en una ración química. Conocemos el resultado del alimento en nuestro cuerpo: desarrollamos energía para realizar diferentes trabajos