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Matria y Energia

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1.

Materia
Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La Química es la ciencia
que estudia su naturaleza, composición y transformación.

Si la materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es


decir, que se puede medir.
Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, el computador y hasta la silla en
que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que
respiramos, está hecho de materia.
Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como
las rocas, están también hechos de materia.
La cantidad de materia de un cuerpo viene dada por su masa, la cual se mide normalmente
en kilogramos o en unidades múltiplo o submúltiplo de ésta (en química, a menudo se mide
en gramos). La masa representa una medida de la inercia o resistencia que opone un cuerpo
a acelerarse cuando se halla sometido a una fuerza. Esta fuerza puede derivarse del campo
gravitatorio terrestre, y en este caso se denomina peso. (La masa y el peso se confunden a
menudo en el lenguaje corriente; no son sinónimos).
Volumen de un cuerpo es el lugar o espacio que ocupa. Existen cuerpos de muy diversos
tamaños. Para expresar el volumen de un cuerpo se utiliza el metro cúbico (m³) y demás
múltiplos y submúltiplos.
1.1. Composición de la Materia
La materia está integrada por átomos, partículas diminutas que, a su vez, se componen de
otras aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas, las cuales se agrupan para
constituir los diferentes objetos.
Un átomo es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia y puede
entrar en combinación. Está constituido por un núcleo, en el cual se hallan los protones y
neutrones y una corteza, donde se encuentran los electrones. Cuando el número de
protones del núcleo es igual al de electrones de la corteza, el átomo se encuentra en estado
eléctricamente neutro.

1.2. Elementos, compuestos y mezclas


Las sustancias que conforman la materia se pueden clasificar en elementos, compuestos y
mezclas.
Los elementos son sustancias que están constituidas por átomos iguales, o sea de la misma
naturaleza. Por ejemplo: hierro, oro, plata, calcio, etc. Los compuestos están constituidos
por átomos diferentes.
El agua y el hidrógeno son ejemplos de sustancias puras. El agua es un compuesto mientras
que el hidrógeno es un elemento. El agua está constituida por dos átomos de hidrógeno y
uno de oxígeno y el hidrógeno únicamente por dos átomos de hidrógeno.
Si se somete el agua a cambios de estado, su composición no varía porque es una sustancia
pura, pero si se somete a cambios químicos el agua se puede descomponer en átomos de
hidrógeno y de oxígeno. Con el hidrógeno no se puede hacer lo mismo. Si se somete al
calor, la molécula seguirá estando constituida por átomos de hidrógeno. Si se intenta
separarla por medios químicos siempre se obtendrá hidrógeno.
En la naturaleza existen más de cien elementos químicos conocidos y más de un millón de
compuestos.
Las mezclas se obtienen de la combinación de dos o más sustancias que pueden ser
elementos o compuestos. En las mezclas no se establecen enlaces químicos entre los
componentes de la mezcla. Las mezclas pueden ser:
1.2.1. Mezclas homogéneas
Son aquellas en las cuales todos sus componentes están distribuidos uniformemente, es
decir, la concentración es la misma en toda la mezcla, en otras palabras en la mezcla hay
una sola fase. Ejemplos de mezclas homogéneas son la limonada, sal disuelta en agua, etc.
Este tipo de mezcla se denomina solución o disolución.
1.2.2. Mezclas heterogéneas
Son aquellas en las que sus componentes no están distribuidos uniformemente en toda la
mezcla, es decir, hay más de una fase; cada una de ellas mantiene sus características.
Ejemplo de este tipo de mezcla es el agua con el aceite, arena disuelta en agua, etc.; en
ambos ejemplos se aprecia que por más que se intente disolver una sustancia en otra
siempre pasado un determinado tiempo se separan y cada una mantiene sus características.
1.3. Propiedades de la Materia
1.3.1. Propiedades generales
Son aquellas que dependen de la cantidad de material.
Masa.- Es la cantidad de materia que presenta un cuerpo (la masa no define volumen).
Volumen.- Es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio.
Impenetrabilidad.- Propiedad por la cual el lugar ocupado por un cuerpo no puede ser
ocupado por otro al mismo tiempo. Salvo que lo desplace.
Atracción.- Es la propiedad por la cual dos cuerpos. Partículas, moléculas o átomos tienden
a unirse.
1.3.2. Propiedades específicas:
Son aquellos que no dependen de la cantidad de materia, los más importantes son:
Dureza.- Es la resistencia que presenta un sólido a ser rayado. La dureza de un cuerpo se
establece mediante la escala de MOHS. El material más duro es el "diamante" y el menos el
"talco".
Tenacidad.- Es la oposición que presenta un cuerpo sólido al fraccionamiento (rotura).
Maleabilidad.- Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta láminas.
Ductibilidad.- Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta alambres o
hilo.
Brillo.- Propiedad por la cual un cuerpo refleja la luz.
Elasticidad.- Es la capacidad que presentan algunos sólidos para recuperar su forma
original una vez que deja de actuar la fuerza que los deformaba. (Los cuerpos que no
recuperan su forma se llaman "cuerpos plásticos").
Viscosidad.- Es la resistencia que presenta los fluidos en su desplazamiento. Esta dificultad
disminuye al aumentar la temperatura.
1.4. Cambios de la Materia
.La materia sufre cambios continuamente, hay dos tipos de cambios:
 Los cambios físicos.
 Los cambios químico

1.4.1. Cambios Físicos. Cuando se producen, la materia sigue siendo la misma


después del cambio. Los principales cambios físicos son:
 Movimiento es el cambio de lugar o de posición de un cuerpo. Lanzar una piedra.
 Dilatación es el aumento de tamaño de un cuerpo cuando se eleva su temperatura.
El mercurio de un termómetro.
 Contracción es la disminución de tamaño de un cuerpo cuando disminuye su
temperatura. El mercurio de un termómetro.
 Fragmentación es la división de un cuerpo en pequeños trozos. Romper un papel.
1.4.2. Cambios Químicos. Cuando se producen, la materia se transforma en otra
diferente. Algunos cambios químicos son:
 Oxidación se produce cuando una sustancia se transforma en otra por la acción del
oxígeno presente en el aire. Un clavo oxidado.
 Combustión es una oxidación en la que un cuerpo se quema. Una vela encendida.
 Fermentación es una oxidación en la que intervienen levaduras o bacterias.
Fermentación del vino o el yogur.
 Putrefacción se produce cuando se descompone un ser vivo.

1.5. Estados de la Materia


La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden
hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.
La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las
sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el
CO2 en estado gaseoso
1.5.1. Sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y
regularidad de sus estructuras.
1.5.2. Líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el
presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
1.5.3. Gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran
variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de
temperatura y presión.

Bibliografía
Tema 1: Materia; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la web:
 http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Materia1.htm
Tema 1.3: Propiedades generales de la materia; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la
web:
 http://www.monografias.com/trabajos97/materiamonografia/materiamonografia.sht
ml#propiedada#ixzz3sodwIhWb
Tema 1.4: Cambios de la materia; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la web:
 http://cplosangeles.juntaextremadura.net/web/edilim/tercer_ciclo/cmedio/la_materia
/los_cambios_de_la_materia/los_cambios_de_la_materia.html
Tema 1.5: Estados de la materia; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la web:
 http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/ma
teriales/estados/cambios.htm

Elementos Químicos
Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase. En su
forma más simple posee un número determinado de protones en su núcleo, haciéndolo
pertenecer a una categoría única clasificada con el número atómico, aun cuando este pueda
desplegar distintas masas atómicas. Es un átomo con características físicas únicas,
aquella sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química, en otras
más simples. No existen dos átomos de un mismo elemento con características distintas y,
en el caso de que estos posean número distinto, pertenecen al mismo elemento pero en lo
que se conoce como uno de sus isótopos. También es importante diferenciar entre los
«elementos químicos» de una sustancia simple.El ozono (O3) y el dioxígeno (O2) son dos
sustancias simples, cada una de ellas con propiedades diferentes. Y el elemento químico
que forma estas dos sustancias simples es el oxígeno (O).

Tipos de sustancias y mezclas


Tipos de sustancias:
Podemos encontrar tres tipos de sustancias de la materia: sustancias puras, sustancias
simples y sustancias compuestas.
Las sustancias puras: están formadas por uno o varios componentes y que presentan un
aspecto homogéneo. Si solo existe un componente, de manera exclusiva. Son los llamados
elementos químicos (carbono, oro, nitrógeno, calcio, azufre, etc.) Y si en cambio existen
varios componentes, son los llamados compuestos químicos. Por ejemplo, el agua es una
sustancia pura, no obstante está formada por dos elementos: hidrógeno y oxígeno. En
cambio, el diamante está compuesto exclusivamente de un elemento: carbono.
Las sustancias simples: sustancia simple es aquella sustancia que está formada por uno o
más átomos del mismo elemento químico. Por Ejemplo, el dioxígeno (o2) y el ozono (o3)
son sustancias simples, ya que sus moléculas están formadas sólo por átomos de oxígeno.
Lo contrario a una sustancia simple es un compuesto.
Las sustancias compuestas: son aquellas que en su estructura contienen fragmentos de
distinto tipo, es decir, que contienen distintos elementos. Las sustancias compuestas se
pueden descomponer en otras más simples mediante la aplicación de electricidad, calor, luz
o sonido.
Tipos de mezclas:
Características
 La composición varía de una muestra a otra
 Los componentes son químicamente diferentes y mantienen sus propiedades en la
mezcla
 No funden o hierven a una temperatura definida y característica
Dos tipos:
 Homogénea
 componentes uniformemente mezclados
 una sola fase
 también se les llama soluciones
 Heterogénea
 Los componentes no se mezclan uniformemente
 Hay presente más de una fase
Bibliografía
Tema 1: Elementos; Fecha: 30/11/2015; Recuperación de la web:
 https://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
Tema 2: Tipos de Sustancias; Fecha: 30/11/2015; Recuperación de la web:
 Https://sites.google.com/site/lamateriaab/tipos-de-sustancias-y-mezclas
Tema 3: Mezclas; Fecha: 30/11/2015; Recuperación de la web:
 Https://sites.google.com/site/lamateriaab/tipos-de-sustancias-y-mezclas
2. Energía
La energía se define como la capacidad de realizar trabajo, de producir movimiento, de
generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, y la vida en todas sus formas, se
basa en la conversión, uso, almacenamiento y transferencia de energía.
Puede presentarse como energía potencial (energía almacenada) o como energía cinética
(energía en acción), siendo estas dos formas interconvertíbles, es decir, la energía potencial
liberada se convierte en energía cinética, y ésta cuando se acumula se transforma en energía
potencial. La energía no puede ser creada ni destruida, sólo transformada de una forma en
otra.

2.1. Tipos de energía

Hay muchos tipos de energía, aquí intentaremos enumerarlos todos o la


principal mayoría de ellos con una breve explicación de como son.
Energía Eléctrica
Es la energía resultante de una diferencia de potencial entre dos puntos y que permite
entablar una corriente eléctrica entre los dos, para obtener algún tipo de
trabajo, también puede transformarse en otros tipos de energía entre las que se
encuentran energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica

Energía lumínica
Es la fracción que se percibe de la energía que trasporta la luz y que se puede manifestar
sobre la materia de diferentes maneras tales como arrancar los electrones de los metales,
comportarse como una onda o como si fuera materia, aunque la más normal es que se
desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o
física, también añadimos que esta no debe confundirse con la energía radiante.
Energía mecánica
Se debe a la posición y movimiento de un cuerpo y es la suma de
la energía potencial, cinética y energía elástica de un cuerpo en movimiento. Refleja la
capacidad que tienen los cuerpos con masa de hacer un trabajo. Algunos ejemplos
de energía mecánica los podríamos encontrar en la energía hidráulica, eólica y
mareomotriz.

Energía térmica
La energía térmica es la fuerza que se libera en forma de calor, puede obtenerse mediante la
naturaleza y también del sol mediante una reacción exotérmica como podría ser
la combustión de los combustibles, reacciones nucleares de fusión o fisión, mediante
la energía eléctrica por el efecto denominado Joule o por ultimo como residuo de otros
procesos químicos o mecánicos. 

Energía Eólica 
Este tipo de energía se obtiene a través del viento, gracias a la energía cinética generada por
el efecto corriente de aire.

Energía Solar
Nuestro planeta recibe aproximadamente 170 peta vatios de radiación solar entrante
(insolación) desde la capa más alta de la atmósfera y solo un aproximado 30% es reflejada
de vuelta al espacio el resto de ella suele ser absorbida por los océanos, masas terrestres y
nubes.

Energía nuclear
Esta energía es la liberada del resultado de una reacción nuclear, se puede obtener mediante
dos tipos de procesos, el primero es por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy
livianos) y el segundo es por Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados).

Energía cinética
La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento, esta energía
depende de la velocidad y masa del objeto según la ecuación E = 1mv2, donde m es la masa
del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.

Energía potencial
Es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en
función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía
almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.

Energía Química
Esta energía es la retenida en alimentos y combustibles, Se produce debido a la
transformación de sustancias químicas que contienen los alimentos o elementos,  posibilita 
mover objetos o  generar otro tipo de energía.

Energía Hidráulica
Es aquella que se extrae del aprovechamiento de las energías (cinética y potencial) de la
corriente de los ríos, saltos de agua y mareas, en algunos casos es un tipo
de energía considerada “limpia” por qué su impacto ambiental suele ser casi nulo y  usa la
fuerza hídrica sin represarla en otros es solo considerada renovable si no sigue esas
premisas dichas anteriormente.

Energía Sonora
Este tipo de energía se caracteriza por producirse debido a la vibración o movimiento de un
objeto que hace vibrar también el aire que lo rodea, esas vibraciones se transforman en
impulsos eléctricos que nuestro cerebro interpreta en sonidos.

Energía Radiante
Esta energía es la que tienen las ondas electromagnéticas tales como la luz visible,  los
rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), las ondas de radio, etc.
Energía Fotovoltaica
La energía fotovoltaica y sus sistemas posibilitan la transformación de luz solar
en energía eléctrica, en pocas palabras es la conversión de una  partícula luminosa con
energía (fotón) en una energía electromotriz (voltaica de la arena común).

Energía de reacción 
Es un tipo de energía debido a la reacción química del contenido energético de los
productos es, en general, diferente del correspondiente a los reactivos.
En una reacción química el contenido energético de los productos  Este defecto o exceso de
energía es el que se pone en juego en la reacción.

Energía iónica
La energía de ionización es la cantidad de energía que se necesita para separar el electrón
menos fuertemente unido de un átomo neutro gaseoso en su estado fundamental.

Energía geotérmica
Esta corresponde a la energía que puede ser obtenida en base al aprovechamiento del calor
interior de la tierra, este calor se debe a varios factores entre los más importantes se
encuentran el gradiente geotérmico, el calor radio génico, etc.

Energía mareomotriz
Es la resultante del aprovechamiento de las mareas, se debe a la diferencia de altura media
de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna y que como resultante  da
la atracción gravitatoria de esta última y del sol sobre los océanos.

Energía electromagnética 
Se define como la cantidad de energía almacenada en una parte del espacio a la que
podemos otorgar la presencia de un campo electromagnético y que se expresa según la
fuerza del campo eléctrico y magnético del mismo. 

Energía metabólica 
Este tipo de energía llamada metabólica o de metabolismo es el conjunto de reacciones y
procesos físico-químicos que ocurren en una célula. Estos complejos procesos
interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las diversas
actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a
estímulos, etc.
Energía hidroeléctrica 
Este tipo de energía se obtiene mediante la caída de agua desde una determinada altura a un
nivel inferior provocando así el movimiento de mecanismos tales como ruedas hidráulicas o
turbinas.

Energía Magnética 
Es la consecuencia de las corrientes eléctricas telúricas producidas en la tierra como
resultado de la diferente actividad calorífica solar sobre la superficie terrestre, y deja sentir
su acción en el espacio que rodea la tierra con intensidad variable en cada punto.

Energía Calorífica
La energía calorífica es la manifestación de la energía en forma de calor. En todos los
materiales los átomos que forman sus moléculas están en continuo movimiento ya sea
trasladándose o vibrando.

2.2. Leyes de conservación: Materia y Energía


 En los procesos nucleares la materia puede convertirse en energía. La relación entre
una cierta masa y la energía a que equivale, viene dada por la ecuación de
Einstein, E=mc2.
 La energía liberada cuando la materia se transforma en energía, es igual al producto
de la masa de la materia transformada por la velocidad de la luz al cuadrado. A
escala microscópica se ha observado también la transformación de energía en
materia. 
 Enunciamos el principio de conservación de la materia y la energía como sigue: “La
cantidad combinada de materia y energía en el universo es fija”.

2.3. Transformación de la Energía


La Energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a otras. La
energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un
volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica
produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento
poseen energía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando
energía química; etc.

2.4. Clases de Energía


Cinética
La energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se
define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el
reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración,
el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo
regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su
energía cinética. Suele abreviarse con letra E- o E+ (a veces también T o K).
Potencial
Es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en
función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía
almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.

Química
Esta energía es la retenida en alimentos y combustibles, Se produce debido a la
transformación de sustancias químicas que contienen los alimentos o elementos,  posibilita 
mover objetos o  generar otro tipo de energía.

Bibliografía
Tema 2: Energía; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la web:
 http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/Energ.htm
Tema 2.1: Tipos de Energía; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la web:
 http://tiposdeenergia.info/tipos-de-energia/
Tema 2.2: Ley de conservación: Materia y Energía; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de
la web:
 http://www.quimicafisica.com/ley-conservacion-materia-energia.html
Tema 2.3: Transformación de la Energía; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la web:
 http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/transformaciones.htm
Tema 2.4: Clases de Energía; Fecha: 27/11/2015; Recuperación de la web:
 https://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica
 http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/formas.htm

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