La Materia y sus Propiedades

La Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Puede encontrarse en diferentes estados y formar sustancias puras o mezclas.

Propiedades de la Materia

Propiedades Cualitativas

Son aquellas que se perciben con los sentidos y no se miden con instrumentos. Incluyen:

• Color
• Olor
• Sabor
• Textura
• Estado físico

Propiedades Cuantitativas

Son las que se pueden medir numéricamente. Ejemplos:

• Masa
• Volumen
• Densidad
• Temperatura
• Punto de fusión
• Punto de ebullición

Estados y Cambios de la Materia

Estados de la Materia

La materia puede presentarse en diversos estados:

• Sólido: Posee forma y volumen fijos.
• Líquido: Tiene forma variable (adapta la del recipiente) y volumen fijo.
• Gas: Presenta forma y volumen variables (ocupa todo el espacio disponible).
• Plasma: Es un gas con partículas cargadas eléctricamente (iones y electrones libres).

Cambios de Estado

Son las transformaciones que sufre la materia al pasar de un estado a otro:

• Fusión: Paso de sólido a líquido.
• Solidificación: Paso de líquido a sólido.
• Vaporización: Paso de líquido a gas (puede ser por ebullición o evaporación).
• Condensación: Paso de gas a líquido.
• Sublimación: Paso directo de sólido a gas.
• Deposición (o Sublimación Inversa): Paso directo de gas a sólido.

Sistemas Materiales y Mezclas

Sistemas Materiales

Los sistemas materiales pueden clasificarse en:

• Homogéneos: Aquellos en los que los componentes no se distinguen a simple vista, formando una única fase (ejemplo: agua con sal disuelta).
• Heterogéneos: Aquellos en los que los componentes sí se distinguen a simple vista, presentando dos o más fases (ejemplo: agua con arena).

Sustancia

Una Sustancia tiene composición constante y propiedades definidas. Puede ser un elemento o un compuesto.

Mezclas

Las Mezclas son combinaciones de dos o más sustancias que no reaccionan químicamente entre sí.

• Mezcla Homogénea: No se distinguen sus componentes (ejemplo: aire, aleaciones).
• Mezcla Heterogénea: Se pueden distinguir sus componentes (ejemplo: ensalada, granito).

Disolución

Una Disolución es una mezcla homogénea. El soluto es la sustancia que se disuelve, y el disolvente es la sustancia que disuelve (generalmente el agua). Ejemplo: sal disuelta en agua.

Métodos de Separación de Mezclas

Existen diversas técnicas para separar los componentes de una mezcla:

• Filtración: Separa sólidos insolubles de líquidos.
• Decantación: Separa líquidos no miscibles o un sólido de un líquido por diferencia de densidad.
• Destilación: Separa líquidos con diferentes puntos de ebullición.
• Imantación: Separa materiales magnéticos de no magnéticos.
• Cromatografía: Separa los componentes de una mezcla líquida o gaseosa basándose en su diferente afinidad por una fase estacionaria y una fase móvil.

El Átomo y su Estructura

Definición de Átomo

El Átomo es la unidad más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades químicas. Está formado por:

• Protón: Partícula con carga eléctrica positiva (+).
• Neutrón: Partícula sin carga eléctrica (neutra).
• Electrón: Partícula con carga eléctrica negativa (–).

Estructura Atómica

La estructura atómica incluye un núcleo central (donde se encuentran los protones y neutrones) y una nube de electrones que se mueven alrededor del núcleo en niveles de energía u orbitales.

Pioneros del Modelo Atómico

A lo largo de la historia, varios científicos contribuyeron a la comprensión del átomo:

• Dalton: Propuso que los átomos eran indivisibles y que los elementos estaban formados por átomos idénticos.
• Thomson: Descubrió el electrón y propuso el modelo del «pudín de pasas», donde los electrones estaban incrustados en una esfera positiva.
• Rutherford: Descubrió el núcleo atómico positivo y propuso un modelo planetario, con electrones girando alrededor del núcleo.
• Bohr: Propuso que los electrones se mueven en órbitas definidas con niveles de energía específicos.
• Schrödinger: Desarrolló el modelo cuántico actual, que describe la probabilidad de encontrar un electrón en una región del espacio (orbital).

Elementos, Compuestos y Enlaces Químicos

Elemento

Un Elemento es una sustancia pura formada por un solo tipo de átomo. No se puede descomponer en otras más simples por métodos físicos o químicos. Ejemplos: Hidrógeno (H), Oxígeno (O).

Compuesto

Un Compuesto es una sustancia formada por la unión química de dos o más elementos en proporciones fijas. Ejemplos: Agua (H₂O), Dióxido de Carbono (CO₂), Sal (NaCl).

Enlace Químico

Es la fuerza que mantiene unidos a los átomos en un compuesto. Los principales tipos son:

• Enlace Covalente: Se forma entre no metales, donde los átomos comparten electrones.
• Enlace Iónico: Se forma entre un metal y un no metal, donde un átomo cede y otro gana electrones, formando iones.
• Enlace Metálico: Se forma entre átomos de metales, caracterizado por electrones deslocalizados que se mueven libremente entre los átomos.

Iones: Catión y Anión

• Catión: Es un ion con carga positiva. Se forma cuando un átomo pierde uno o más electrones. Ejemplo: Na⁺.
• Anión: Es un ion con carga negativa. Se forma cuando un átomo gana uno o más electrones. Ejemplo: Cl^–.

La Tabla Periódica

Organización de la Tabla Periódica

La Tabla Periódica organiza los elementos según su número atómico (cantidad de protones). Sus principales características son:

• Las columnas se llaman Grupos y agrupan elementos con propiedades químicas similares, debido a que tienen la misma cantidad de electrones de valencia.
• Las filas se llaman Periodos e indican el número de niveles energéticos ocupados por los electrones del átomo.
• Clasifica los elementos en metales, no metales y gases nobles.

Contribuyentes Clave de la Tabla Periódica

• Mendeleiev: Realizó la primera organización de los elementos por masa atómica, dejando espacios vacíos para elementos aún no descubiertos.
• Moseley: Modificó el orden de la tabla periódica basándose en el número atómico, estableciendo la organización que se usa actualmente.

Reacciones Químicas

Ley de Conservación de la Materia

Establecida por Antoine Lavoisier, esta ley postula que «la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma». En una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.

Indicadores de una Reacción Química

Los cambios visibles que sugieren que ha ocurrido una reacción química incluyen:

• Cambio de color
• Formación de burbujas (indicando la liberación de un gas)
• Liberación o absorción de calor (cambio de temperatura)
• Formación de un precipitado (un sólido nuevo que se forma en una solución)