La Materia y sus Propiedades

La materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa.

• Propiedades generales: Son aquellas cuyo valor no sirve para identificar una sustancia.
• Propiedades características: Son aquellas que tienen un valor propio y característico para cada sustancia.

Magnitud y Unidad

Llamamos magnitud a cualquier característica de la materia o de los cambios que puede experimentar, que se puede medir, es decir, que es posible expresar con un número y una unidad. Medir una magnitud es compararla con una cantidad de su misma naturaleza, que llamamos unidad, para ver cuántas veces la contiene.

Leyes de los Gases

• Ley de Boyle-Mariotte: Cuando un gas experimenta transformaciones a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen permanece constante. Dice que son magnitudes inversamente proporcionales. A más volumen, menos presión. P₁ · V₁ = P₂ · V₂
• Ley de Gay-Lussac: Cuando un gas experimenta transformaciones a volumen constante, la relación entre la presión y su temperatura absoluta permanece constante. Dice que son magnitudes directamente proporcionales. A más temperatura, más presión. P₁/T₁ = P₂/T₂
• Ley de Charles y Gay-Lussac: Cuando un gas experimenta transformaciones a presión constante, el volumen y la temperatura son magnitudes directamente proporcionales. A más temperatura, más volumen. V₁/T₁ = V₂/T₂

La Teoría Cinética para los Gases

La materia que podemos ver se presenta en estado sólido, líquido o gaseoso.

• Estado sólido: Forma constante, volumen constante. No se expanden ni se comprimen. Ejemplo: Hielo, mármol.
• Estado líquido: Forma variable, volumen constante. No se expande y se comprime con dificultad. Ejemplo: Agua, aceite.
• Estado gaseoso: Forma variable, volumen variable. Se expande y se comprime. Ejemplo: Vapor de agua, aire.

Según la teoría cinética, la materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas dependiendo del estado de agregación en que se encuentre. Las partículas se mueven más o menos libremente dependiendo del estado. Cuanto más rápido se mueven, mayor es la temperatura de la sustancia.

Estados Físicos Según la Teoría Cinética

• Estructura interna de los sólidos: Los sólidos no se expanden ni se comprimen y tienen forma y volumen constante. Cuando la materia se encuentra en estado sólido, las partículas están fuertemente unidas formando una estructura rígida. Mantienen la forma y el volumen. Los sólidos apenas se pueden comprimir y no se expanden.
• Estructura interna de los líquidos: Los líquidos no se expanden y se comprimen con dificultad, tienen volumen constante, pero su forma es variable. La materia se encuentra en estado líquido, pero la unión entre las partículas es más débil, aunque se mantiene el volumen constante y su estructura no es rígida. La densidad de los líquidos es menor que la de los sólidos porque las partículas están menos agrupadas y ocupan más volumen. Cuando aumenta la temperatura, se dilatan más que los sólidos.
• Estructura interna de los gases: Los gases se expanden y se comprimen y tienen forma y volumen variables. La materia se presenta en estado gaseoso, sus partículas están aisladas y tienen más libertad. Esto hace que tiendan a ocupar todo el volumen del recipiente. Los gases se pueden comprimir muy fácilmente. Los gases presentan la menor densidad y sus partículas están más separadas en su volumen máximo.

Sustancias Puras

• Sustancia pura: Es aquella materia a la que no le varía la composición, cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentre. Una sustancia pura no se puede descomponer en otras sustancias más sencillas utilizando solamente procedimientos físicos.
• Compuestos: Son sustancias puras que se pueden descomponer en otras más simples por medio de un proceso químico.
• Elementos: Son sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más simples por ningún procedimiento.

El Mol

La masa de un átomo es la suma de las masas de las partículas que lo forman. Un mol de átomos es la cantidad de un elemento químico equivalente a su masa atómica expresada en gramos. El número de Avogadro es 6.022 · 10²³.

Mezclas

• Mezcla: Es aquella materia que resulta de la combinación de varias sustancias puras que se pueden separar utilizando procedimientos físicos.
• Mezclas heterogéneas: Es una mezcla en la que es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos.
• Mezcla homogénea o disolución: Es una mezcla en la que no es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos.
• Disolución: Es una mezcla homogénea y no dispersa la luz.
• Coloide: Es una mezcla heterogénea y dispersa la luz.
• Emulsión: Las partículas que están en menor proporción se mantienen dispersas gracias a una tercera sustancia llamada emulsionante.

La Solubilidad

Se llama solubilidad de una sustancia a la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en un disolvente determinado.

• Disolución diluida: Es aquella en la que hay poco soluto con relación al disolvente.
• Disolución concentrada: Es aquella en la que hay mucho soluto con relación al disolvente.
• Disolución saturada: Es aquella que ya no admite más cantidad de soluto.

Teoría Atómico-Molecular de Dalton

En la teoría atómica de Dalton, la materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles. Todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales en masa y en propiedades y son distintos de los átomos de cualquier otro elemento. Los compuestos se forman por combinaciones de átomos de diversos elementos.

Modelos Atómicos

• Thomson: Supuso que, como los átomos tenían una masa mucho mayor que los electrones, la carga positiva debía ocupar más espacio. Según él, el átomo tenía que ser como una gran masa de carga positiva en la que debían estar introducidos los electrones. La carga negativa de los electrones compensaba la carga positiva para que el átomo fuera neutro.
• Rutherford: Supuso que el átomo está formado por un núcleo muy pequeño y una corteza. En el núcleo está concentrada toda su carga positiva y casi toda su masa, y en la corteza se encuentran los electrones girando alrededor del núcleo.
• Niels Bohr: Realizó una serie de estudios de los que dedujo que los electrones de la corteza giran alrededor del núcleo describiendo solo determinadas órbitas circulares. En el átomo, los electrones se organizan en capas y en cada capa tendrán una cierta energía, por ello las capas se denominan niveles de energía.

Átomos, Isótopos, Iones

• Isótopos: Son los átomos que tienen el mismo número de protones y se diferencian en el número de neutrones. Por tanto, presentan el mismo Z y diferente A. Los isótopos son átomos de un mismo elemento químico, ya que lo que determina las características químicas de los átomos es el número de protones.
• Iones: Cuando un átomo pierde electrones, obtiene una carga positiva y se convierte en un ion positivo o catión. Cuando este gana electrones, obtiene una carga negativa y se convierte en un ion negativo o anión.

Clasificación de los Elementos

• Metales: Conducen bien el calor, son dúctiles, tienden a perder electrones y formar iones positivos. Tienen brillo metálico.
• No metales: Son malos conductores del calor y la electricidad. A temperatura ambiente pueden ser sólidos, líquidos o gases. La mayoría de los sólidos son blandos, suelen captar electrones formando iones negativos.
• Gases nobles: Se encuentran en la naturaleza como átomos aislados, son gases a temperatura ambiente, son muy estables y no forman compuestos, no ganan ni pierden electrones, o sea, que no forman iones.

Teoría de las Colisiones

Según esta teoría, las reacciones químicas se producen cuando las moléculas de los reactivos chocan entre sí y se rompen. Los átomos que se han liberado se reorganizan y forman nuevas moléculas. No todos los choques rompen las moléculas, solamente cuando las moléculas poseen una orientación adecuada y una velocidad suficiente el choque es eficaz.