Taller # 2.1.

Objetivo General:

Recordar y aprender todo sobre la materia.

Objetivos Específicos:

- Definir los estados físicos de la materia.

- Identificar los cambios que sufre la materia.

- Reconocer los tipos de energía que existen y como se transforman.

- Aprender las leyes de conservación y transformación de la energía.

¿Qué es materia?

La materia es la sustancia que forma los cuerpos físicos. En otras palabras, se trata de todo

aquello que tiene masa y que ocupa un lugar en el espacio. Al hablar de masa nos estamos

refiriendo a la materia que tiene un cuerpo, por lo que se trata de una magnitud fundamental a

la hora de entender y trabajar con la materia. Otro aspecto importante que tenemos que tener

en cuenta a la hora de estudiar la materia es el volumen, que se puede definir como el espacio

que ocupa un cuerpo en relación a la masa que tiene. De este modo, según lo densa que sea la

masa de un cuerpo, es decir, lo junta que esté su materia entre sí, estaremos anta materia en

un estado u otro. Aunque existen diversos estados de la materia definidos que van más allá de

los estados clásicos, los más conocidos son el estado sólido, el líquido y el gaseoso.

- Composición de la materia

La materia está compuesta por moléculas, siendo la molécula la parte más pequeña en la que

se puede dividir una sustancia sin perder su naturaleza y propiedades. A su vez, una molécula
está compuesta por átomos. Cada uno de ellos posee unas propiedades diferentes en el

interior de la molécula que constituyen. Sustancias simples y compuestas:

- Sustancia simple es aquella porción más pequeña en que puede dividirse, sin perder su

naturaleza y propiedades, es un átomo. o Ejemplos: Cloro (Cl), Oxígeno (O), Carbono

(C).

- Sustancia compuesto es aquel cuya parte más pequeña en que puede dividirse sin

perder sus propiedades es una molécula. o Ejemplo: Agua (H2O), cuya molécula

incluye dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Estructura del átomo.

El átomo está constituido por un conjunto de partículas que proporcionan a cada elemento

unas características que lo diferencian de todos los demás. De estas partículas, las tres más

importantes son:

Protones (p+) o Tienen carga eléctrica positiva cuya magnitud es de aproximadamente

1,59 x 10- 19 Culombios. o Su peso es de 1,67 x 10 -27 kilogramos.

Electrones (e-) o Tienen carga eléctrica negativa de igual valor absoluto que la del

protón, aunque de signo contrario. o Su peso es 1,840 veces inferior al del protón.

Neutrones (n.º) o Tienen carga eléctrica nula. o Su peso es igual al del protón.

- Estados físicos de la materia

Estado sólido

Cuando un cuerpo está en estado sólido, sus átomos están muy juntos y tan apretados que

lo convierten en un cuerpo firme, de forma regular y volumen definido. Por esta razón,

los sólidos no se pueden comprimir. Las partículas que forman la materia en estado sólido
apenas pueden moverse, solamente vibran alrededor de posiciones fijas. No obstante, un

aumento de la temperatura incrementa la vibración de las partículas, por lo que el sólido

se dilata.

 Estado líquido

En estado líquido los átomos y las moléculas están más separados y tienen una fuerza de

cohesión menor, lo que permite a los líquidos fluir y adaptarse al recipiente que los

contiene. Por lo tanto, tienen volumen constante y, aunque su forma varía, no llena todos

los espacios del recipiente, como ocurre con los gases.

Como curiosidad, ¿sabías que el vidrio es un líquido? Aunque no lo parezca el vidrio

fluye. Lo que pasa es que lo hace tan lentamente que no podemos verlo a simple vista. Sin

embargo, los científicos lo han demostrado al medir los grandes ventanales de catedrales

antiguas y comprobar que son más gruesos en la parte inferior que en la superior. Es

decir, a lo largo de los años el vidrio ha ido fluyendo hacia abajo. 

 Estado gaseoso

El último de los estados clásicos de la materia es el gas. En un estado gaseoso las

partículas que forman la materia están muy apartadas, tanto que la única manera de

mantenerlas juntas es encerrándolas en un recipiente. Los gases ocupan todo el espacio

disponible porque no hay cohesión entre sus átomos. Además, pueden comprimirse y

adquieren la forma del recipiente que los contiene.

 - Cambios de materia

Con frecuencia observamos los cambios de estado de la materia; por ejemplo, al sacar hielo

del congelador, que no es otra cosa que agua sólida, se convierte en agua líquida, o cuando se

calienta agua líquida se transforma en vapor (gas). De acuerdo con la teoría cinética, el

aumento de la movilidad de las partículas de un sólido incrementa la temperatura. Si continúa

aumentando la temperatura, las partículas adquieren energía suficiente para liberarse de sus

posiciones fijas, y el sólido se convierte en líquido.

Si sigue subiendo la temperatura, el material pasa al estado gaseoso y sus partículas se

mueven por todo el volumen del recipiente que lo contiene. Los cambios de estado de los

materiales son transformaciones físicas, ya que no se modifica su composición: tanto en

forma de hielo como líquida o gaseosa, el agua sigue siendo la misma sustancia, de fórmula

química H2O.
Los cambios de estado pueden explicarse a partir del modelo de partículas. Cuando se le

entrega suficiente energía térmica (en forma de calor) a un sólido, la energía cinética de sus

partículas aumenta y las fuerzas de atracción entre ellas disminuye, por lo que comienzan a

moverse más libremente y pueden pasar al estado líquido. Si se sigue entregando energía

térmica, las partículas en estado líquido aumentan aún más su energía cinética, las fuerzas de

atracción se anulan y comienzan a predominar las fuerzas de repulsión; entonces, el líquido

pasa al estado gaseoso. Por el contrario, para que un líquido pase a estado sólido o un gas a

estado líquido, se le debe quitar al sistema suficiente energía térmica.

- Pasaje de sólido a líquido. Las partículas ganan movilidad y, aunque siguen juntas,

pueden cambiar de posición. El sólido pasa al estado líquido.

- Pasaje de líquido a gas. Las partículas ya no permanecen juntas, ganaron movilidad y

escapan del estado líquido, pasan al estado gaseoso.

- Ley de la conservación de la materia

La Ley de conservación de la materia establece que la materia no se crea ni se destruye, sólo

se transforma; de manera análoga, la Ley de conservación de la energía establece que la

energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Esto significa que en todos los

fenómenos del universo, la cantidad de energía y de materia existentes antes y después de

dicho fenómeno son las mismas, aunque sus formas hayan cambiado. En las reacciones

químicas las sustancias se transforman en otras, pero en estos cambios no se crean o se

destruyen átomos, únicamente se reorganizan.

Lo mismo ocurre con la energía, pues si en una reacción química, al romperse enlaces en una

molécula se libera energía, esta queda en el medio que rodea a la molécula y puede ser

captada por otras moléculas. De la misma manera, cuando agregamos energía (por ejemplo

calentando) para que ocurra una reacción química y se formen nuevos enlaces químicos, las
moléculas absorberán energía y parte de ella quedará atrapada en los nuevos enlaces

químicos formados y el resto se devolverá al medio en forma de calor. En conclusión, la

cantidad total de materia y de energía en el universo permanecen constantes, aunque de

manera permanente se mueven y cambian de formas.

La ley de la Conservación de la Materia, es también llamada ley de conservación de la masa o

Ley de Lomonósov-Lavoisier, en honor a sus creadores.

Postula que la cantidad de materia antes y después de una transformación es siempre la

misma. Es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Se resumen con la

célebre frase: “nada se pierde, nada se crea, todo se transforma”.

La materia es el término general que se aplica a todo lo que ocupa espacio y posee los

atributos de gravedad e inercia. Fue elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en

1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Esta ley es fundamental para una adecuada

comprensión de la química. Está detrás de la descripción habitual de las reacciones químicas

mediante la ecuación química. También de los métodos gravimétricos de la química analítica.

La única salvedad que hay que tener en cuenta son las reacciones nucleares, en las que la

masa sí se modifica de forma sutil. En estos casos en la suma de masas hay que tener en

cuenta la equivalencia entre masa y energía.

- Energía : Tipos y clases de materia-transformación de la energía

Al hablar de energía estamos haciendo referencia a una magnitud física, ya que puede medir.

Sin embargo, se trata de algo mucho más difícil de imaginar que la materia, ya que se trata de

una realidad intangible, aunque no por ello menos real. La definición clásica de la energía es

la capacidad para realizar un trabajo.

En este sentido, la energía deberá ser entendida como la capacidad de los cuerpos a la hora de

realizar un trabajo, que podrá implicar un cambio de posición de cuerpos (pasando de estado

estático a uno móvil, al revés, o cambiando su velocidad de desplazamiento), o un cambio de

estado de los cuerpos, por ejemplo pasar de líquido a gaseoso. De este modo, la energía se

entiende como la capacidad intrínseca para realizar estos cambios o trabajos. Esta energía

puede ser de muchas formas, y vendrá definida únicamente por el origen de la misma. Se

puede hablar de energía electromagnética, de energía térmica, de energía química, etc.

La materia puede clasificarse en dos categorías principales:

- Sustancias puras, cada una de las cuales tiene una composición fija y un único

conjunto de propiedades.

- Mezclas, compuestas de dos o más sustancias puras.

Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos, mientras que las mezclas pueden

ser homogéneas o heterogéneas:

- Ley de transformación de la energía

La transformación energética, transformación de la energía, conversión energética o

conversión de la energía es el proceso de cambiar la energía de un tipo de energía a otro. En

física, la energía es una cantidad que proporciona la capacidad de realizar un trabajo (por

ejemplo, levantar un objeto) o proporciona calor. Además de ser convertible, de acuerdo con

la ley de conservación de la energía, la energía es transferible a una ubicación u objeto

diferente, pero no se puede crear ni destruir.

La energía en muchas de sus formas se puede utilizar en procesos naturales o para

proporcionar algún servicio a la sociedad, como calefacción, refrigeración, iluminación o

realizar trabajos mecánicos para operar máquinas. Por ejemplo, para calentar una casa, el

horno quema combustible, cuya energía potencial química se convierte en energía térmica,

que luego se transfiere al aire de la casa para elevar su temperatura.

El estudio de las transformaciones de la energía que se producen en un conjunto de materia se

denomina termodinámica. Los científicos emplean la palabra sistema para designar a la

materia en estudio; se refieren al resto del universo -todo lo que se encuentra fuera del

sistema- como el entorno. Un sistema cerrado, como el de un líquido en un termo, se

encuentra aislado en su entorno. En un sistema abierto, la energía (y, con frecuencia, la

materia) puede ser transferida entre el sistema y su entorno. Los organismos son sistemas

abiertos. Absorben energía -por ejemplo, la energía lumínica o la energía química en forma

de moléculas orgánicas- y liberan calor y productos de desecho metabólico, como el dióxido

de carbono, al entorno. Dos leyes de la termodinámica gobiernan las transformaciones

energéticas en los organismos y en todo el resto de los conjuntos de materia.

La primera ley de la termodinámica

De acuerdo a la primera ley de la termodinámica, la energía del universo es constante. La

energía puede transferirse y transformarse, pero no puede ser creada o destruida. La primera

ley también se conoce como el principio de conservación de la energía. La compañía de

electricidad no fabrica la energía, simplemente la convierte en una forma que es conveniente

para su uso. Al convertir la luz solar en energía química, una planta actúa como un

transformador de energía, no un productor. El guepardo convertirá la energía química de las

moléculas orgánicas de su alimento en formas de energía cinética y otras formas de energía a

medida que lleva a cabo sus procesos biológicos.

La segunda ley de la termodinámica

Si la energía no puede destruirse ¿por qué los organismos simplemente no pueden reciclar su

energía una y otra vez?. Resulta que durante cada transferencia o transformación energética

parte de la energía se transforma en energía inservible, no disponible para efectuar trabajo. En

la mayoría de las transformaciones energéticas, al menos parte de las formas más utilizables

de energía se convierten en calor, que es la energía asociada con el movimiento aleatorio de

los átomos o de las moléculas. Únicamente una pequeña fracción de la energía química del

alimento se transforma al movimiento del guepardo; la mayoría se pierde como calor que se

disipa rápidamente a través del ambiente.

En el proceso de realización de reacciones químicas que llevan a cabo varias formas de

trabajo, las células vivas inevitablemente convierten formas organizadas de energía en calor.

Un sistema puede poner calor al trabajo solamente cuando hay una diferencia de temperaturas

que determina que el calor fluya de una localización más caliente a una más fría. Si la

temperatura es uniforme, como ocurre en una célula viva, entonces el único uso para la

energía calorífica generada durante una reacción química es calentar un cuerpo de materia,

como el organismo. (Esto puede transformar una habitación llena de personas en un sitio

poco confortable por lo caliente, ya que cada persona está llevando a cabo una multiplicidad

de reacciones químicas).
 Conclusión:

En física, la materia es todo aquello que se extiende en cierta región del espacio-tiempo, que

posee energía y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con instrumentos de

medida. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o

detectables por medios físicos. Un gran porcentaje de lo que nos rodea es materia, para no

decir que todo, entonces, es fundamental conocer las propiedades de la materia para lograr

usar la misma y resolver muchas de nuestras necesidades. Es importante la materia en el

sentido epistemológico y ontológico. La materia es todo lo que forma el mundo exterior e

incluso nosotros mismos por lo tanto comprender la importancia de la materia es como decir,

entendamos a nosotros mismos y al origen y naturaleza del mundo físico.

 Bibliografía

Bensaude-Vincent, B. & Simon, J. (2008). Chemistry. The impure science. Londres: Imperial
College Press.

Blondell-Mégrelis, M. (2007). Liebig or how to popularize chemistry. HYLE – International

Journal for Philosophy of Chemistry, 13 (1), 43-54.

Carrillo-Delgado, M. A., Bermúdez Mora, J. C., Bustos Mora, G., Solís Salazar, M. & García
Madrigal, P. (2012). Percepción social de la ciencia y la tecnología en Costa Rica.
(Resumen ejecutivo). Heredia, Costa Rica: Universidad Nacional, Facultad de
Ciencias Sociales, Instituto de Estudios Sociales en Población.

Clericuzio, A. (2004). Gassendi y el atomismo del siglo XVII. Hermenegildo Delgado R.

(Trad.). En Los orígenes de la ciencia moderna. Actas años XI y XII. Seminario
«Orotava» de Historia de la Ciencia (pp. 371-382). Canarias, España: Consejería de
Educación, Cultura y Deportes del Gobierno de Canarias, Dirección General de
Ordenación e Innovación Educativa.

Counson, A. (1923). Qu’est-se que la civilisation? Leído en la reunión del 13 de octubre,

Bruselas. Publicación editada por la Académie de langue et littérature française, pp.
261-286.

Karger, B. L., Snyder, Lloyd R. & Horvath, C. (1973). An introduction to separation science.
New York: John Wiley & Sons

Sell, C. (2006). Chemoreception. En C. Sell (Ed.). The chemistry of fragrances. From

perfumer to consumer (2a edición). Cambridge, UK: RSC Publishing.