En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir etc.
Estructura de la Materia
La materia consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar el átomo. Hay 92 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos. Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico. Hay además 14 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 106 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día.
¿Que es el Átomo?
En química y física, átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible) es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.
El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo ya fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no quedó demostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.Estructura Atomica
El núcleo atómico
El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos clases:
- Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,67262 × 10–27 kg y una masa 1837 veces mayor que la del electrón
- Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10–27 kg)
Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga negativa igual a una carga elemental y con una masa de 9,10 × 10–31 kg
La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0.
A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ion, una partícula con carga neta diferente de cero.
NÚMERO MÁSICO (A): Este número representa la suma del número de protones (z) y del número de neutrones (N) existentes en el núcleo de un átomo, que es el lugar donde se acumula la masa de dicho átomo, y considerando despreciable la masa de los electrones.
ISÓTOPOS: Son átomos del mismo elemento químico que, por lo tanto, tienen el MISMO nº atómico y DIFERENTE n° másico y DIFERENTE n° de neutrones. Tienen iguales propiedades químicas.
Ejemplo: Isótopos del oxígeno: 18 17 16
O , O , O ( z = 8 )
8 8 8
ISÓBAROS: Son átomos de diferentes elementos químicos, por lo tanto, tienen DIFERENTE n° atómico y n° de neutrones, pero cuentan con el MISMO n° másico. Sus propiedades químicas son diferentes.
Ejemplo: 39 40
K , Ca (Un mayor n° de protones es equilibrado
19 20 con un menor n° de neutrones y viceversa).
ISÓTONOS: Son átomos diferentes, por lo tanto, tienen DIFERENTE n° atómico, también tienen DIFERENTE n° másico, pero, tienen el MISMO n° de neutrones.
Ejemplo:
37 40
Cl , Ca
17 20
NUCLEIDOS: En la actualidad, se designa con este nombre a cada configuración atómica caracterizada por un número másico A y un número atómico Z o en ambos. Con esto, podemos concluir que los nucleidos de IGUAL Z son ISÓTOPOS entre sí, y los nucleidos que tienen IGUAL A son ISÓBAROS entre sí.
Elementos Químicos
Los elementos metálicos son un grupo de elementos químicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades físicas: estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido; opacidad, excepto en capas muy finas; buenos conductores eléctricos y térmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. Los elementos metálicos más comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño. Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto es rosáceo, el cobre rojizo y el oro amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroismo. El punto de fusión de los metales varía entre los -39 °C del mercurio, a los 3.410 °C del tungsteno.
Las propiedades físicas de los metales, comúnmente suelen ser que los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.
La mayoría de las propiedades químicas es característico de los metales tener valencias positivas en la mayoría de sus compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los átomos con los que se enlazan. También tienden a formar óxidos básicos. Por el contrario, elementos no metálicos como el nitrógeno, azufre y cloro tienen valencias negativas en la mayoría de sus compuestos, y tienden a adquirir electrones y a formar óxidos ácidos. Los metales tienen energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes. De este modo, los metales forman sales como cloruros, sulfuros y carbonatos, actuando como agentes reductores (donantes de electrones).
los elementos no metálicos son conocidos por su pobre conductividad del calor y electricidad, excepto por el Carbono como grafito. Se presentan en tres estados, sólido, liquido y gaseoso:
Sólido: Carbono, silicio, azufre, fósforo, yodo.
Liquido: Bromo
Gaseoso: Cloro , etc...
También son quebradizos y a menudo son coloridos; muestran un amplio intervalo entre los puntos de ebullición y de fusión; En el ultimo nivel presentan entre 4 a 7 electrones, y poseen baja densidad y los mas activos son el oxigeno y los Halógenos (grupo VII-A).
Los no metálicos son casi siempre lo que tiene parte de metal pero en su totalidad no lo son, y en la tabla periódica se presentan en el grupo VII-A y los semi metales en la VI-A.
La Tabla PeriodicaA lo largo del siglo XIX aumentó espectacularmente el número de los elementos químicos conocidos. Se comprobó, además, que entre algunos elementos existían notables semejanzas en sus propiedades químicas y físicas. Ante este hecho, y con objeto de presentar de modo racional los conocimientos de la Química, se creyó que podría ser muy útil ordenar los elementos de algún modo que reflejase las relaciones existentes entre ellos.
Tras varios intentos, en 1869 el químico ruso D. Mendeleiev presentó una tabla en la que aparecían los elementos distribuidos en filas y columnas, agrupados ordenadamente en diversas familias, siguiendo un orden creciente de masas atómicas.
En la actualidad esta tabla aparece bastante modificada, ya que se ordenan los elementos por orden creciente de número atómico. Dicha tabla, a la que llamamos Tabla Periódica o Sistema Periódico, es una expresión de las relaciones que existen entre los elementos químicos. Por eso, favorece su estudio y nos permite deducir muchas de sus propiedades con sólo saber su situación en ella.
Las 7 filas horizontales reciben el nombre de períodos y las 18 filas verticales o columnas se llaman grupos. Algunos de estos grupos tienen nombres especiales; así ocurre con el 16, los calcógenos (O,S,Se,Te); el 17, los halógenos (F,Cl,Br,I), o el 18, los gases nobles (He,Ne, Ar,...)
| Propiedades periódicas 1 |
 |
La utilidad de la Tabla Periódica reside en que dicha ordenación de los elementos químicos permite poner de manifiesto muchas regularidades y semejanzas en sus propiedades y comportamientos. Algunas de estas regularidades más importantes son: - Metales: Se transforman fácilmente en iones positivos. Quedan situados a la izquierda y el centro de la tabla. Tienen propiedades comunes, como conducir la electricidad y el brillo metálico. En su mayoría son sólidos a temperatura ambiente. - Semimetales: Se transforman con dificultad en iones positivos. Tienen propiedades intermedias entre los metales y los no metales. - No metales: Se transforman fácilmente en iones negativos. Se sitúan en el lado derecho. Suelen ser líquidos o gases a temperatura ambiente, y son malos conductores de la electricidad. - Inertes (Gases nobles -He, Ne, Ar,...): No forman iones. En condiciones normales, no se combinan con ningún otro elemento químico. Elementos en la columna más a la derecha |
En general, el radio atómico aumenta al descender en los grupos de la tabla. (Compruébalo pasando el ratón sobre elementos de un mismo grupo en la tabla de abajo y observando el campo correspondiente -los radios están expresados en picómetros, 1 pm = 10-12 m.)
Por otra parte, en general el radio atómico disminuye al avanzar a lo largo de un período. La explicación es que al avanzar en un período, mientras el número de capas de electrones permanece igual, la carga positiva del núcleo aumenta lo que hace que los electrones se acerquen más al núcleo, disminuyendo así el radio. (Compruébalo pasando el ratón a lo largo de un período en la tabla de abajo.)
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