MATERIA Y ENERGÍA

Concepto

Todos los cuerpos que nos rodean están constituidos de materia. Si observas lo que en este momento te rodea, tendrás de inmediato la respuesta a lo que el científico define como materia. Las personas que te rodean, el agua, las plantas, los animales, los minerales en fin, todo lo que rodea es un tipo de materia. La materia puede determinarse como: “ todo aquello que existe en el Universo, que tiene masa e inercia y, por tanto, ocupa un lugar en el espacio".

Sin embargo, cuando se llevan a cabo estudios químicos, no se analiza toda la materia; se toma sólo una parte, que se llama cuerpo. Un cuerpo es una porción limitada de la materia como una tiza o un vaso, y la clase de materia de la que está hecho un cuerpo recibe el nombre de sustancia.Al referimos a la materia debemos tener claro los conceptos de masa y peso. Cuando señalamos la «masa» de un cuerpo, nos referimos a la cantidad de materia que contiene el mencionado cuerpo. La masa de un cuerpo es la misma donde se encuentre, no cambia. Así como hablamos de la masa de un cuerpo también nos referimos a su peso. El "peso" es una característica de la materia, que depende de la fuerza de atracción gravitacional entre la masa de un cuerpo y la masa del planeta o cuerpo celeste donde se esté pesando ese cuerpo.

La materia está organizada sobre la base del átomo. A medida que el hombre ha ido resolviendo los problemas de la naturaleza, el concepto de materia ha ido evolucionando. Ahora sabemos que en la organización de la materia, los átomos forman partículas conocidas por moléculas, las moléculas es la unidad más pequeña de un compuesto. Una molécula está compuesta por dos o más átomos.

Clasificación de la materia

Para facilitar su estudio, la materia se le clasifica tomando en consideración su complejidad y su composición. El estudio que hacemos de la materia lo podemos iniciar estableciendo una gran diferencia entre la materia viva y la materia inerte. De acuerdo con esta segmentación la materia viva está representada por todo organismo viviente, animal o vegetal, no importa el grado de complejidad que presenta su composición. En oposición a esta clasificación, la materia puede presentarse como materia inerte o sin vida; tal es el caso de las rocas, los minerales los combustibles, el agua, etc.

De acuerdo a su composición, la materia se presenta como sustancia pura (elemento o compuesto) y como mezcla, formada por la agrupación de sustancias puras.

a- Sustancias puras: Las sustancias puras presentan las siguientes características: - La misma composición en cada muestra. - Se descomponen únicamente por métodos químicos. - Presentan cambios de estado a una temperatura constante

Las sustancias puras se clasifican en elementos y compuestos.Elementos: La forma más simple en que se puede hallar la materia. No pueden ser descompuestos en sustancias más sencillas por métodos físicos y químicos ordinarios. En la tierra hay 92 elementos naturales, los demás son sintéticos o sea fabricado artificialmente. Los elementos se designan mediante símbolos químicos.

Compuestos: se forman a partir de las combinaciones químicas de dos o más elementos cuya proporción es definida y

solo se pueden separar por métodos químicos. Estos se representan a través de fórmulas químicas.

b. Mezclas: Se llama mezcla a reunión física de dos o más sustancias diferentes que conservan sus propiedades.

Para ser mezcla, la materia debe presentar las siguientes propiedades:

- Composición variable: dos o más sustancias pueden mezclarse en cualquier proporción para formar una mezcla.

- Sus componentes pueden separarse por procedimientos mecánicos o físicos. La mezcla de agua y azúcar se

calentar y se logra la evaporación del agua.

- Presentan cambio a determinada temperatura.

En una mezcla , la sustancia que se encuentra en mayor proporción recibe el nombre fase dispersante (solvente) y la

sustancia o las sustancias que se encuentran en menor proporción recibe el nombre de dispersa (soluto). De acuerdo

con la fuerza de cohesión entre las sustancias , el tamaño de las partículas del soluto y la uniformidad de las mismas ,

las mezcla pueden ser homogéneas y heterogéneas.

* Mezclas homogéneas: Son aquellas que poseen la máxima fuerza de cohesión entre las sustancias combinadas, las

partículas de la fase dispersa (soluto ) son más pequeñas y dichas partículas se encuentran distribuidas uniformemente.

De esta manera sus componentes no son identificables a simple vista, es decir se perciben como una sola fase. También

reciben el nombre de solución o disolución. El agua potable es una disolución de agua (fase dispersante o solvente) y

varias sales ( fase dispersa o soluto).

Ejemplos de mezclas homogéneas o disoluciones:

Liquida: alcohol para heridas. Contiene 70 % de alcohol isopropilo y 30 % de agua. Vino = de 10 a 12 % de alcohol

etílico. Cerveza = Aproximadamente 5% de alcohol etílico.

Gaseosas: aire = 78 % de nitrógeno, 20,9 % de oxigeno y 0,90 % de Argón y trazas de dióxido de carbono y otros

gases.

Solidas: bronce = cobre y estaño en pequeñas proporciones. Plata Rey= 92,5 de plata y 7,5 % de cobre.

* Mezclas Heterogéneas: Son mezclas en donde la fuerza de cohesión entre las sustancias combinadas es menor, las

partículas de la fase dispersa (soluto) son más grande que en las disoluciones y dichas partículas no se encuentran

distribuidas de manera uniforme de esta manera, sus componentes se pueden distinguir a simple vista.

Las mezclas heterogéneas pueden ser:

a. Suspensiones: Son las mezclas en la que se puede apreciar con claridad la separación de las fases.

Generalmente están formada por una fase dispersa (soluto) solido insoluble en la fase dispersarte (solvente) liquida ,

por lo cual tienen un aspecto opaco y si se dejan en reposo, las partículas de la fase dispersa se sedimentan. El tamaño

de las partículas de la fase dispersa es mayor que en las disoluciones y en los coloides. Por ejemplo, el agua con arena

es una suspensión.

b. Emulsiones: Cuando un líquido se dispersa en otro líquido, ejemplo: la leche que contiene grasa liquida

dispersa en agua.

c. Coloides: Son mezclas heterogéneas en las cuales las partículas de la fase dispersa (soluto) tiene un tamaño

intermedio entre las disoluciones y las suspensiones y no sedimentan .Las partículas coloidales se reconocen por que

pueden reflejar y dispersar la luz. Ejemplo: la clara de huevo y el agua de jabón son coloides.

Las mezclas la podemos separar por medio de los siguientes procesos mecánicos o físicos y no mecánicos:

Procesos mecánicos

Tamización : es la técnica mediante la cual se separan sólidos de diferentes tamaños por medio de instrumentos que

poseen perforaciones . Por ejemplo , cuando se separa arena , piedra , arroz a través de un cernidor.

Filtración : Es la técnica mediante la cual se separan de los líquidos partículas pequeñas de sólidos a través de un

material poroso, que retiene el sólido o la suspensión y deja pasar el liquido. Por ejemplo , cuando se prepara café los

gránulos quedan en el papel y la solución pasa a través de él (la coladera).

Decantación : Esta técnica se basa en la diferencia de densidades y se emplean para separar mezclas heterogéneas

formadas por sólidos o líquidos suspendidos en líquidos. Ejemplo la arena mezclada con agua y del segundo caso , es

agua mezclada con aceite. Para separar una mezcla sólida – liquido, se espera a que el sólido precipite y cuando se

separan líquidos se usa el embudo de separación para facilitar el proceso.

Procesos no mecánicos

Destilación: Consiste en separar mezclas homogéneas basándose en la diferencia entre los puntos de ebullición de sus

componentes. Se calienta la mezcla hasta alcanzar el punto de ebullición del primer componente que se va a separar y

los vapores se recogen en un aparato denominado condensador o refrigerante donde se vuelven líquidos y se vierten en

el recipiente. Se continua calentando y se procede de igual manera con el segundo componente hasta separarlos por

completo. Hay dos destilaciones muy comunes la simple o directa ( dos componentes) y la fraccionaria (varios

componentes).

Cromatografía (escritura en color) : es un método para la separación por fraccionamiento de los componentes de una

mezcla de solutos. En la cromatografía se presenta una fase móvil, que se compone de la mezcla que se va a separar y

que está disuelta en un medio líquido o gaseoso. La fase móvil pasa a través de una fase estacionaria que se compone

de un sólido o un líquido, llamado el adsorbente. Esta fase estacionaria tiene la capacidad de atraer algunos solutos con

más fuerza que a otros, lo cual permite que estas sustancias puedan separarse al ser arrastradas por un disolvente en

movimiento. Los tipos de cromatografía son papel de columna y de capa delgada.

Separación magnética: Utiliza el magnetismo de algunas sustancias especialmente los metales (hierro , arena)

Evaporación: Es una técnica que utiliza el calor para que una sustancia se vaya en forma de gas y la otra se obtenga en

forma sólida en el fondo. Ejemplo: cloruro de sodio y agua.