La Materia y sus Cambios.

ACTIVACION

PRIMERA PARTE (Comprensión de textos)

Actividad 1. Lee el texto “¿Para qué sirve la ciencia? Y responde las siguientes preguntas:

a) El hombre es un ser curioso por naturaleza, ¿a qué lo moviliza esta característica?

b) ¿Cómo respondía antiguamente a los interrogantes que se le presentaban?

c) Da un ejemplo concreto de cómo interpretaba un acontecimiento o suceso en su vida y de cómo hoy ese problema se resolvería gracias a la ciencia y la tecnología.

d) ¿Cuáles son los objetivos generales de la actividad científica?

e) Busca en internet la definición de ciencia.

SEGUNDA PARTE (Argumentación)

Actividad 2. Lee el texto “Los cuestionados” y responde las preguntas que figuran en el texto:

a) ¿Creen que en la actualidad las dos teorías podrían tener vigencia? ¿Por qué?

b) ¿Con qué recursos científicos y tecnológicos cuenta el hombre hoy en día para refutar una de estas dos teorías?

DESARROLLO O CONSTRUCCION DEL NUEVO CONOCIMIENTO

¿QUE ES MATERIA?

Según el diccionario de la RAE:

La materia es la realidad espacial y perceptible por los sentidos de la que están hechas las cosas que nos rodean y que, con la energía, constituye el mundo físico.

Todo lo que ocupa un espacio, es decir que tiene un volumen, y posee una masa cuantificable, es materia.

Antes de seguir con nuestra explicación, vamos a refrescar estos dos conceptos, el de masa y volumen:

LA MASA: Es la cantidad de materia de un cuerpo, y se mide en kilogramos (kg). Esta cantidad de materia se mide mediante su inercia, que es la resistencia que opone la materia a modificar su estado de movimiento.
EL VOLUMEN: Es la extensión de un cuerpo en tres dimensiones, largo, ancho y alto, y se mide en metros cúbicos (m³/cm³).

De qué está hecha la materia

Todas las cosas y los seres vivos estamos compuestos por átomos y moléculas que forman la materia.

El átomo es la unidad constituyente más pequeña y estable que mantiene todas las propiedades de un elemento.

Es decir que es la parte de materia más pequeña que puede ser medida. Los tipos de átomos que existen son 118, y están reflejados en la Tabla Periódica de los Elementos. Estos átomos son distintos entre sí, según la cantidad o la distribución de sus partículas subatómicas, que son de tres tipos:

Electrones (carga negativa)
Protones (carga positiva)
Neutrones (carga neutra)

La molécula es una agrupación definida y ordenada de átomos que constituye la porción más pequeña de una sustancia pura y conserva todas sus propiedades.

Por ejemplo, una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).

Origen de la materia

Para saber cómo se originó la materia tenemos que remontarnos al origen del universo. Según la teoría del Bing Bang, originariamente el universo era una partícula hiperconcentrada que contenía toda la energía y toda la materia que conocemos acumulada. Esta enorme acumulación era muy inestable, y como consecuencia hace aproximadamente 13 800 millones de años se produjo una explosión gigantesca que liberó una enorme cantidad de calor y comenzó el proceso de expansión (y enfriamiento) del universo.

A medida que la temperatura disminuía, las partículas subatómicas (protones, neutrones y electrones) comenzaron a combinarse formando átomos, dando origen a todos los elementos que conocemos.

CLASIFICACION DE LA MATERIA

La materia puede presentarse de diferentes modos:

Sustancia pura: Está compuesta por un solo tipo materia con una composición fija. A su vez puede clasificarse en: elementos, que son las sustancias puras que no pueden descomponerse en otras más sencillas, y están reunidos en la Tabla Periódica de los Elementos; y compuestos, que son sustancias formadas por la combinación de dos o más elementos.
Mezclas: Son uniones de sustancias puras en las que la estructura de cada sustancia no cambia, permaneciendo sus propiedades físicas constantes. Se clasifican en: homogéneas, cuando los componentes no son identificables a simple vista; o heterogéneas, cuando se pueden identificar los componentes a simple vista, como en el caso de una mezcla de agua y aceite.

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Propiedades generales o extrínsecas

Son las propiedades que presentan todos los materiales básicos sin distinción, y por lo tanto no permiten diferenciar unos de otros. Son las siguientes:

Extensión: los objetos ocupan un espacio determinado, porque los átomos no pueden ocupar el mismo espacio en el mismo instante de tiempo. La extensión de la materia es la cantidad de espacio que ocupa, ya que tiene un principio y un fin. La extensión se mide en unidades de distancia, como el metro (m), el kilómetro (km), el centímetro (cm), etc.
Masa: es la cantidad de materia de un cuerpo, y se mide en kilogramos (kg). Esta cantidad de materia se mide mediante su inercia, que es la resistencia que opone la materia a modificar su estado de movimiento.
Peso: es la medida de la fuerza que la gravedad ejerce sobre los objetos. Se mide en Newtons (N). Es una magnitud vectorial, que tiene sentido y dirección, y no debemos confundirla con la masa, porque son dos magnitudes físicas diferentes. La masa de un cuerpo es una propiedad intrínseca del mismo, la cantidad de materia, independiente de la intensidad del campo gravitatorio y de cualquier otro efecto.
Volumen: es la extensión de un cuerpo en tres dimensiones, largo, ancho y alto, y se mide en metros cúbicos (m³).
Elasticidad: es la propiedad que permite a los cuerpos de recuperar su forma luego de ser sometidos a una fuerza externa que los haya obligado a perderla. Los elementos que recuperan su forma una vez eliminada la fuerza externa son los elementos elásticos, los que en cambio se fracturan en pedazos más pequeños son los elementos frágiles.
Inercia: es la resistencia que opone la materia a modificar su estado de movimiento, ya sea cambios en la velocidad o en la dirección del mismo. Por lo tanto un cuerpo conserva su estado de reposo relativo o movimiento rectilíneo uniforme relativo si no hay una fuerza que, actuando sobre él, logre cambiar su estado de movimiento.
Porosidad: Los espacios vacíos entre las partículas que forman la materia.
Impenetrabilidad: es la imposibilidad de que dos cuerpos distintos ocupen el mismo espacio simultáneamente.

Propiedades específicas o intrínsecas

Son aquellas propiedades que no dependen de la cantidad de materia que se trate, es decir que son independientes de la masa. Estas propiedades nos permiten diferenciar un material de otro:

Densidad: es una magnitud escalar que mide la cantidad de masa que hay en un determinado volumen de sustancia. En otras palabras, es la relación entre su masa y su volumen.
Dureza: es la resistencia que ejerce la materia frente a las alteraciones físicas como la penetración, el rayado o la abrasión.
Maleabilidad: es la propiedad de adquirir una deformación mediante una compresión sin romperse. A diferencia de la ductilidad, que permite la obtención de hilos, la maleabilidad favorece la obtención de delgadas láminas del material usado.
Ductilidad: es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales, bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse plásticamente de manera sostenible sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material.
Tenacidad: es la energía de deformación total que es capaz de absorber o acumular un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto. En otras palabras, es la resistencia que ofrecen los cuerpos a romperse o deformarse cuando se les golpea.
Fragilidad: es la capacidad de un material de fracturarse debido a su escasa o nula deformación permanente. Es decir, la tendencia a romperse o fracturarse.
Punto de ebullición: es la temperatura a la que una sustancia pasa del estado líquido al estado gaseoso.
Punto de fusión: es la temperatura a la que una sustancia pasa del estado sólido al líquido.
Solubilidad: es la propiedad que tienen algunas sustancias de disolverse en un líquido a una temperatura determinada.

Propiedades químicas

Son aquellas propiedades que se observan cuando las sustancias 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.

Entre las propiedades químicas de la materia podemos citar:

Corrosividad (de los ácidos) y causticidad (de las bases): es la tendencia al deterioro de un material como consecuencia de un ataque electroquímico que recibe de su entorno. En otras palabras, la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma de mayor estabilidad o de menor energía interna.
Energía calórica: es la cantidad de energía por unidad de masa o unidad de volumen de materia que se puede desprender al producirse una reacción química de oxidación.
Reactividad: la materia puede ser más o menos reactiva, es decir, más o menos propensa a combinarse con otras sustancias.
Inflamabilidad: algunas sustancias pueden generar una explosión en presencia de fuentes de calor o reacciones químicas.
Otras propiedades químicas son la radioactividad, la acidez, la alcalinidad.

Propiedades físicas

Las propiedades físicas de la materia son las que se manifiestan en los procesos físicos, que pueden cambiar su forma, pero no su composición química. Ejemplos de propiedades físicas son algunas que hemos ya visto como el punto de fusión, el punto de ebullición, y el estado de agregación más conocido como estados de la materia.

PROPIEDADES DE LA MATERIA

ESTADOS DE LA MATERIA

Estados de la materia

¿Cuáles son los estados de la materia?

Los estados de la materia son las diversas formas en que se presenta la materia en el universo. Se conocen también como estados de agregación de la materia, ya que las partículas se agregan o agrupan de maneras diferentes en cada estado.

Se puede considerar que existen cuatro estados fundamentales de la materia, tomando en cuenta aquellas formas de agregación que se presentan bajo condiciones naturales. Los estados fundamentales de la materia son:

Estado sólido.
Estado líquido.
Estado gaseoso.
Estado plasmático.

Sin embargo, los estudios sobre los estados de agregación de la materia se han extendido en la actualidad. Además de aquellos que se presentan naturalmente, hoy se estudian aquellos que se presentan en condiciones extremas, inducidas en laboratorio. De este grupo, los científicos han comprobado la existencia de tres nuevos estados: el condensado de Bose-Einstein (BEC); el condensado de Fermi y el supersólido.

Las características de los estados de la materia dependen de la fuerza de atracción entre las partículas y su movilidad. La temperatura y/o la presión son los factores que afectan cómo se agrupan dichas partículas y cómo interactúan entre sí.

Cuando hay alteraciones sensibles en las variables de temperatura y/o presión, se producen cambios de un estado de la materia al otro. Estos cambios son solidificación, vaporización, fusión, sublimación, sublimación inversa, ionización y desionización.

Estado sólido

El estado sólido es aquel que percibimos como materia fija, la cual se resiste a los cambios de forma y volumen. En la materia en estado sólido, las partículas tienen mayor atracción entre ellas, lo que reduce su movimiento y las posibilidades de interacción. Por ejemplo: rocas, madera, utensilios de metal, vidrio, hielo y grafito, entre otros.

Las características del estado sólido son:

La fuerza de atracción entre las partículas individuales es mayor que la energía que causa separación.
Las partículas se encierran en su posición limitando su energía vibracional.
Mantiene su forma y volumen.

Estado líquido

El estado líquido corresponde a los fluidos cuyo volumen es constante, pero se adapta a la forma de su contenedor. Por ejemplo: agua, bebidas refrigerantes, aceite y saliva.

Las características del estado líquido son:

Las partículas se atraen entre sí, pero la distancia es mayor que en los sólidos.
Las partículas son más dinámicas que los sólidos, pero más estables que los gases.
Tiene un volumen constante.
Su forma es indefinida. Por ende, el líquido toma la forma de su contenedor.

Estado gaseoso

El estado gaseoso corresponde a los gases. Técnicamente se define como el agrupamiento de partículas con poca atracción entre sí que, al chocar unas con otras, se expanden en el espacio. Por ejemplo: vapor de agua, oxígeno (O₂) y gas natural.

Las características del estado gaseoso son:

Concentra menos partículas que los sólidos y los líquidos.
Las partículas tienen poca atracción entre sí.
Las partículas se encuentran en expansión, por lo cual son más dinámicas que los sólidos y los gases.
No tiene forma ni volumen definido.

Estado plasmático

El estado plasmático es un estado semejante al gaseoso, pero posee partículas cargadas eléctricamente, es decir, ionizadas. Se trata, pues, de gases calientes.

La materia en estado plasmático es muy común en el espacio sideral y constituye, de hecho, el 99% de su materia observable. Sin embargo, el estado plasmático también se reproduce naturalmente en algunos fenómenos terrestres. Asimismo, se puede producir artificialmente para diversos usos.

Por ejemplo, hay plasma en el sol, las estrellas y las nebulosas. También está presente en las auroras polares, en los rayos y en el llamado Fuego de San Telmo. En cuanto a su producción artificial, algunos ejemplos son los televisores de plasma, los tubos fluorescentes y las lámparas de plasma.

Las características del estado plasmático son:

Carece de forma y volumen definidos.
Sus partículas están ionizadas.
Carece de equilibrio electromagnético.
Es buen conductor eléctrico.
Forma filamentos, capas y rayos cuando se expone a un campo magnético.

Cambios de estados de la materia

Los cambios de estados de la materia son procesos que permiten que la estructura espacial de la materia cambie de un estado a otro. Dependen de las variaciones en las condiciones ambientales como la temperatura y/o la presión.

Tomando en cuenta los estados fundamentales de materia, los cambios de estado de la materia son: solidificación, vaporización, fusión, sublimación, sublimación inversa, ionización y deionización.

Fusión o derretimiento. Es el cambio del estado sólido al estado líquido. Se produce cuando el sólido se expone a temperaturas más elevadas que de costumbre, hasta derretirse. Ocurre porque las altas temperaturas a las que se somete al sólido hacen que las partículas se separen más y se muevan con más facilidad.

Solidificación. La solidificación es el cambio del estado líquido al estado sólido. Cuando la temperatura de un líquido desciende, las partículas comienzan a aproximarse entre sí y se reduce el movimiento entre ellas. Al llegar al punto de congelación, se convierten en materia sólida.

Vaporización. La vaporización es el cambio del estado líquido al estado gaseoso. Ocurre cuando se eleva la temperatura de manera sensible, lo que se rompe la interacción entre las partículas. Esto ocasiona su separación y el aumento de su movimiento, dando lugar a un gas.

Condensación. La condensación es el cambio del estado gaseoso al estado líquido. Al bajar la temperatura y/o subir la presión, las partículas del gas pierden alguna movilidad y se aproximan entre sí. Esta aproximación explica el paso del gas al líquido.

Sublimación. La sublimación es el cambio del estado sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se produce, por ejemplo, en las esferas de naftalina. Estas esferas que se usan para alejar las polillas de los armarios tienen la propiedad de desvanecerse solas con el tiempo. Esto significa que pasan del estado sólido al gaseoso sin pasar por el estado líquido.

Sublimación inversa. Se llama sublimación inversa, sublimación regresiva, deposición o cristalización al cambio del estado gaseoso al sólido de manera directa.

Ionización. La ionización es el cambio de gas a plasma, el cual se produce cuando las partículas del gas son cargadas eléctricamente, lo cual es posible cuando se calienta un gas.

Desionización. La desionización consiste en el paso del estado plasmático al estado gaseoso. Se trata, pues, del proceso contrario a la ionización.

A continuación, una tabla que resume los cambios de la materia y expone un ejemplo por cada uno.

Proceso	Cambio de estado	Ejemplo
Fusión	Sólido a líquido.	Deshielos.
Solidificación	Líquido a sólido.	Hielo.
Vaporización	Líquido a gaseoso.	Vapor de agua.
Condensación	Gaseoso a líquido.	Lluvia.
Sublimación	Sólido a gaseoso.	Hielo seco.
Sublimación inversa	Gaseoso a sólido.	Nieve.
Ionización	Gaseoso a plasmático.	Letreros de neón.
Desionización	Plasmático a gaseoso.	El humo que resulta al apagar una llama.

Nuevos estados de la materia

En la actualidad, las investigaciones científicas han hallado nuevos estados de agregación de la materia mediante procedimientos artificiales. Los más conocidos están basados en la temperatura, y son el condensado de Bose-Einstein, el condensado fermiónico y el estado supersólido.

Sin embargo, se siguen estudiando otras teorías sobre posibles estados de la materia, como la molécula de Rydberg, el estado de Quantum Hall, la materia fotónica y el dropleton.

Condensado de Bose-Einstein (BEC)

El estado conocido como condensado de Bose-Einstein (BEC por sus siglas en inglés) se produce cuando determinados gases son sometidos a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273.15°C), alcanzando tal densidad y punto de congelación que los átomos no se pueden mover.

Se trata de un estado de la materia que se logró artificialmente en el año 1995. Desde entonces, también es conocido como el quinto estado de la materia.

Un ejemplo del BEC son los materiales con superconductividad, es decir, que pueden transmitir electricidad sin ejercer resistencia alguna y sin perder energía.

Las características del estado condensado de Bose-Einstein son:

Sus partículas son bosones.
Es observable solo a nivel subatómico.
Presenta superconductividad (resistencia eléctrica nula).
Su estado de energía mínimo se conoce como estado fundamental.

Condesado de Fermi

El condensado de Fermi o condensado fermiónico es aquel donde la materia es superfluida, es decir, que no tiene ningún grado de viscosidad. El comportamiento del estado fermiónico es semejante a una onda más que a una partícula. Se relaciona con el estado de Bose-Einstein.

Las características del condensando fermiónico son:

Sus partículas son fermiones (y no bosones).
Se produce en temperaturas cercanas al cero absoluto.
Su estabilidad perdura muy poco tiempo.

Supersólido

El supersólido es un estado en el que la materia se ordena en el espacio con las propiedades de un superfluido. Solo en 2017 se encontraron pruebas claras de su existencia. Todavía se encuentra en investigación, lo mismo que otros estados hipotéticos.

Otros posibles estados de la materia

Existen otros posibles estados de la materia; algunos de estos sólo existen bajo condiciones extremas, como en el interior de estrellas muertas, o en el comienzo del universo después del Big Bang o gran explosión:

· Superfluido

· Materia degenerada

· Materia fuertemente simétrica

· Materia débilmente simétrica

· Materia extraña o materia de quarks

· Superfluido polaritón

· Materia fotónica

· Líquido de spin cuántico

· Cristal líquido.

BIBLIOGRAFIA

https://www.pequeocio.com/propiedades-materia/

https://www.significados.com/estados-de-la-materia/