Fisica Estructura de la materia y otras cosas de interes relacionado

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

El friego Leucipo y su discípulo Democrito, fueron los primeros en considerar que sin un cuerpo se dividiera cada vez más en trozos más pequeños, llegaría un momento en que se tendría una partícula tan pequeña que ya no sería posible dividirla más. La denominaron ATOMO, palabra en griego que significa SIN DIVISION.

Isaac Newton y Robert Boyle publicaron artículos donde expresaron su creencia en la naturaleza atómica de los elementos. John Dalton postulo una hipótesis lógica acerca de la existencia de los átomos.

LEY DE LA CONSERVACION DE LA MATERIA, TEORIA ATOMICA DE DALTON Y LEYES DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS Y MULTIPLES

Antoine Lavoisier uno de los creadores de la química moderna, encontró que en todos los cambios químicos realizados, la masa, permanecía constante. Postulo LA LEY DE LA CONSERVACION DE LA MATERIA que dice:
“LA MATERIA PUEDE SER TRANSFORMADA EN ENERGIA Y VICEVERSA, POR TANTO, LA SUMA DE AMBAS ES UNA CANTIDAD CONSTANTE EN EL UNIVERSO.

Joseph Proust postulo “LA LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS O LEY DE PROUST que dice:

“Los reactivos que intervienen en una reacción química lo hacen siempre en una proporción determinada”.

Postulados de la TEORIA ATOMICA DE DALTON

a) Toda materia está formada por partículas diminutas llamadas átomos. Estos son indivisibles.

b) Todos los átomos de un mismo elemento tienen idéntico peso y son iguales entre sí.

c) Los átomos de diferentes elementos tienen distinto peso.

d) Los cambios químicos de la materia se producen debido a combinaciones entre sus átomos.

Un átomo es la unidad más pequeña posible de un elemento químico. Los átomos se encuentran constituidos por partículas elementales: Electrones, Protones, y Neutrones. Los Protones y Electrones tienen una propiedad llamada carga eléctrica.

Una molécula es la partícula mas pequeña de una sustancia que mantiene las propiedades químicas especificas de la misma.

John Dalton estableció la ley que supuso que sería cierta si su teoría es correcta.

Ley de las proporciones múltiples, en ella se estableció que: “Si dos elementos se combinan para formar una sustancia compuesta, la relación entre las masas de un elemento se combinan con una masa constante de otro elemento puede expresarse en números enteros y pequeños.”

J. L. Lussac hizo una interesante observación respecto a las reacciones de los gases. En condiciones de temperatura y presiones constantes, los volúmenes de los gases reaccionantes y sus productos gaseosos guardaban una relación de números enteros y pequeños.

Amadeo Avogadro explico la observación de Gay Lussac con base en la teoría atómica de Dalton, La hipótesis de Avogadro, establece que, en las mismas condiciones de temperatura y presión, iguales volúmenes gaseosos contienen igual número de moléculas.

CUERPO

Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.

SUSTANCIA

Es cualquier tipo de materia que presenta características que la distinguen de otras.

ELEMENTO

Es una muestra homogénea de la materia, compuesta de átomos idénticos.

COMPUESTO

Es una muestra homogénea de materia constituida por dos o más átomos diferentes en determinada proporción.

MENDELEIEV Y LA TABLA PERIODICA

Ante tal cantidad de sustancias elementales y la gran diversidad de propiedades de las mismas, los químicos se encontraban desconcertados: se hacía necesaria una clasificación.

Mendeleiev ordeno los elementos químicos conocidos en su época en una tabla denominada TABLA PERIODICA.

DIMENSIONES MOLECULARES Y ATOMICAS

Las proporciones submoleculares se les conoce como átomos. Un átomo es tan pequeño que en una sola gota hay más de mil trillones de átomos.

MASAS MOLECULARES, NUMERO DE AVOGADRO Y CONCEPTO DE MOL

Las masas de los átomos se comparan con base en la escala de masas atómicas, la cual tienen como patrón la unidad de masa atómica (UMA)

Para calcular una masa molecular, se suman las masas atómicas de los átomos involucrados en la formula.

Un UMA tiene como valor de 1.67 x 10^-24 g, la masa de una sola molécula de una sustancia es tan pequeña que es imposible medirla en un laboratorio.

Los químicos han encontrado que 6.02 x10²³ átomos de un elemento tienen una masa en gramos, equivalente a la masa de un átomo en UMA.

La masa atómica en gramos contiene 6.02 x 10²³ átomos. Como las moléculas están formadas por la combinación de átomos tenemos que:

a) La masa molecular en gramos es la suma de las masas atómicas en gramos que la componen

b) La mas molecular en gramos contiene el numero de Avogadro 6.02 x 10²³ moléculas por masa molecular en gramos

c) El valor de la masa en gramos de una molécula se halla al dividir la masa molecular en gramos sobre el numero de Avogadro

La masa molecular en gramos de cualquier especie química se llama GRAMO MOL o simplemente MOL.

Un mol es una unidad o patrón de medida aceptado por el sistema internacional para medir la cantidad de sustancia.

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

Solido

Si la energía cinética es menor que la energía potencial (cohesión)

Liquido

Si la energía cinética y potencial de sus moléculas son aproximadamente iguales

Gaseoso

Se la energía cinética de las moléculas es mayor que su energía potencial (por sus características especiales mencionaremos aparte el estado de agregación llamado plasma)

Si al solido se le suministra calor las moléculas lo absorben y lo transforman en energía cinética, que al aumentar disminuye la fuerza de cohesión y el sólido cambia de estado del solido al liquido. Si el líquido se calienta aun mas, las moléculas aumentan su energía cinética nulificando la fuerza de cohesión y se produciría un nuevo cambio del estado liquido al gaseoso,

El plasma, denominado cuarto estado de la materia, se produce al aumentar la temperatura a más de 5 000°C. Los átomos chocan en forma violenta y pierden sus electrones, lo cual da origen a un gas extraordinariamente ionizado, mezcla de iones y electrones.

Este estado solo se presenta en las estrellas como el sol o en la explosión de bombas termonucleares así como en los relámpagos, ya que en su trayectoria el 20% de las moléculas del aire se ionizan.

La teoría cinético-molecular tiene una firme sustentación en dos fenómenos muy importantes: uno es el denominado movimiento Browniano, descubierto en 1827, por el científico Robert Brown

El movimiento browniano se refiere al movimiento de partículas solidas contenidas en un liquido o en un gas, como resultado del movimiento caótico de las moléculas liquidas o gaseosas.

PROPIEDADES GENERALES O EXTENSIVAS DE LA MATERIA

EXTENSION

Todo cuerpo ocupa una porción de espacio llamado volumen.

MASA

Es la cantidad de materia contenida en un cuerpo

PESO

El peso de un cuerpo representa la fuerza gravitacional con la que es atraída la masa de dicho cuerpo

Su unidad es el “N” en el “SI” mientras que en el “MKS” es Kg-F

INFERCIA

Es la oposición que presentan los cuerpos a variar su estado, ya sea reposo o movimiento.

PROPIEDADES CARACTERISTICAS O INTENSIVAS DE LA MATERIA

Las propiedades características permiten identificar a una sustancia de otra, pues cada una tiene propiedades que las distinguen de las demás.

Estas se clasifican en:

PROPIEDADES FISICAS

Como es el caso de la densidad, punto de fusión, solubilidad, índice de refracción, modulo de Young, organolépticas llamadas así porque se perciben con nuestros sentidos.

PROPIEDADES QUIMICAS

Se refieren al comportamiento de las sustancias al combinarse con otras y a los cambios en su estructura intima como consecuencia de los efectos de diferentes clases de energía.

DENSIDAD O MASA ESPECÍFICA
Se define como el cociente que resulta de dividir la masa de una sustancia dada entre volumen que ocupa

D= m/v

Donde:

D= Densidad en Kg/m³

M= masa en Kg

V= Volumen en m³

ALGUNOS VALORES DE DENSIDAD DE ALGUNAS SUSTANCIAS

Sustancia	Densidad en kg/m3	Densidad en g/c.c.
Agua	1000	1
Aceite	920	0,92
Gasolina	680	0,68
Plomo	11300	11,3
Acero	7800	7,8
Mercurio	13600	13,6
Madera	900	0,9
Aire	1,3	0,0013
Butano	2,6	0,026
Dióxido de carbono	1,8	0,018

ENERGIA
Es una propiedad que se caracteriza la interacción de los componentes de un sistema físico que tiene la capacidad de realizar un trabajo.
La formula relativista que relaciona a la masa con la energía es E=mc²

IMPENETRABILIDAD
El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro al mismo tiempo

ELASTICIDAD
Propiedad de los cuerpos de recuperar su forma original una vez que desaparece la fuerza que ocasiona la deformación.