¿Qué es la materia?

“Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.”

Concepto físico: En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte del 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.

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.

En el contexto de la 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.

Nivel microscópico: El nivel microscópico de la materia másica puede entenderse como un agregado de moléculas. Éstas a su vez son agrupaciones de átomos que forman parte del nivel microscópico. A su vez existen niveles microscópicos que permiten descomponer los átomos en constituyentes aún más elementales, que sería el siguiente nivel son:

•             Electrones: partículas leptónicas con carga eléctrica negativa.

•             Protones: partículas bariónicas con carga eléctrica positiva.

•             Neutrones: partículas bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento magnético).

A partir de aquí hay todo un conjunto de partículas subatómicas que acaban finalmente en los constituyentes últimos de la materia.

Nivel macroscópico: Macroscópicamente, la materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la materia se encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas de movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando chocan o bajo el influjo de otras interacciones físicas. Debido a este movimiento presentan energía cinética que tiende a separarlas, pero también tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado físico de una sustancia puede ser:

•             Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial.

•             Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales.

•             Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial.

•             Plasma: si la energía cinética es tal que los electrones tienen una energía total positiva.

Bajo ciertas condiciones puede encontrarse materia másica en otros estados físicos

Propiedades de la materia ordinaria

Propiedades generales: Las presentan los sistemas materiales básicos sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de la masa, el peso, volumen. Otras, las que no dependen de la cantidad de materia sino de la sustancia de que se trate, se llaman intensivas. El ejemplo paradigmático de magnitud intensiva de la materia másica es la densidad.

Propiedades extrínsecas o generales: Son las cualidades que nos permiten reconocer a la materia, como la extensión, o la inercia. Son aditivas debido a que dependen de la cantidad de la muestra tomada. Para medirlas definimos magnitudes, como la masa, para medir la inercia, y el volumen, para medir la extensión (no es realmente una propiedad aditiva exacta de la materia en general, sino para cada sustancia en particular, porque si mezclamos por ejemplo 50 ml de agua con 50 ml de etanol obtenemos un volumen de disolución de 96 ml). Hay otras propiedades generales como la interacción, que se mide mediante la fuerza. Todo sistema material interacciona con otros en forma gravitatoria, electromagnética o nuclear. También es una propiedad general de la materia su estructura corpuscular, lo que justifica que la cantidad se mida para ciertos usos en moles.

Propiedades intrínsecas o específicas: Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa. No son aditivas y, por lo general, resultan de la composición de dos propiedades extensivas. El ejemplo perfecto lo proporciona la densidad, que relaciona la masa con el volumen. Es el caso también del punto de fusión, del punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el índice de refracción, el módulo de Young, etc.

Propiedades químicas: Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando reaccionan, es decir, cuando se rompen o se forman enlaces químicos entre los átomos, formándose con la misma materia sustancias nuevas distintas de las originales. Las propiedades químicas se manifiestan en los procesos químicos (reacciones químicas), mientras que las propiamente llamadas propiedades físicas, se manifiestan en los procesos físicos, como el cambio de estado, la deformación, el desplazamiento, etc.

Ejemplos de propiedades químicas:

•             Corrosividad de ácidos

•             Poder calorífico o energía calórica

•             Acidez

•             Reactividad

 

4.- ¿Cuáles son las partículas subatómicas?

Una teoría es aceptada cuando puede explicar satisfactoriamente los hechos experimentales observados y cuando predice comportamientos que pueden ser demostrados mediante experimentación.  La Teoría Atómica cumplió estos dos requisitos por las siguientes leyes, Tabla 3:

Ley	Establece
Conservación de Masa	Durante los cambios químicos no ocurren cambios apreciables en masa
Composición Constante	Un compuesto, no importa su origen, siempre contiene los mismos elementos y en la misma razón por peso
Proporciones Múltiples	Cuando dos elementos se combinan para formar mas de un compuesto, las masas de un elemento que se combinan con una masa fija del otro elemento están en razón o relaciones de números enteros

La Teoría Atómica del Dalton está bien, sin embargo, deja afuera una pregunta importante que es: ¿De qué esta hecho el átomo? No fue hasta finales del siglo que la evidencia experimental demostró que los átomos están constituidos por unidades todavía más pequeñas que llamamos partículas subatómicas.  Tres de estas partículas son importantes para nuestro curso. Estos son el electrón, el protón y el neutrón, Tabla 4.

Partícula subatómica	Comparación de partículas subatómicas
electrón	Tienen una unidad negativa de carga eléctrica. Su masa es de 9.109 x 10-28 gramos.
protón	Tienen una unidad positiva de carga eléctrica.  Son 1836 veces mas pesados que los electrones.
neutrón	No tienen carga eléctrica y son iguales de pesados que los protones.