CLASE 1 UNIDAD 2 COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA Todos los cuerpos que nos rodean, sean vivientes o no vivientes son materiales, es decir, el espacio que ocupan, espacio dado por su volumen, es llenado por la materia. Dicho de otro modo, la materia es el constituyente universal de todos los cuerpos. Además de ocupar un volumen la materia tiene otras propiedades, tales como, masa, energía, presión, temperatura, densidad, LIC. CARLOS WILFREDO MEJIA 1 02/08/2014
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CLASE 1 UNIDAD 2
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA
Todos los cuerpos que nos rodean,
sean vivientes o no vivientes son
materiales, es decir, el espacio
que ocupan, espacio dado por su
volumen, es llenado por la
materia.
Dicho de otro modo, la materia es
el constituyente universal de todos
los cuerpos.
Además de ocupar un volumen la
materia tiene otras propiedades,
tales como, masa, energía,
presión, temperatura, densidad,
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PROPIEDADES ATÓMICAS
Masa
La mayor parte de la masa del átomo viene de los nucleones, los protones y neutrones del núcleo.
También contribuyen en una pequeña parte la masa de los electrones, y la energía de ligadura de los nucleones, en virtud de la equivalencia entre masa y energía.
La unidad de masa que se utiliza habitualmente para expresarla es la unidad de masa atómica (u).
Esta se define como la doceava parte de la masa de un átomo neutro de carbono-12 libre, cuyo núcleo contiene 6 protones y 6 neutrones, y equivale a 1,66 · 10-27 kg aproximadamente.
En comparación el protón y el neutrón libres tienen una masa de 1,007 y 1,009 u. La masa de un átomo es entonces aproximadamente igual al número de nucleones en su núcleo —el número másico— multiplicado por la unidad de masa atómica. El átomo estable más pesado es el plomo-208, con una masa de 207,98 u.
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MASA.En física, la masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.
Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional.
La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg).
Es una magnitud escalar.
No debe confundirse con el peso, que es una magnitud vectorial que representa una fuerza.
Tampoco debe confundirse con la cantidad de sustancia, cuya unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el mol.
El Patrón Nacional de kilogramo de los Estados Unidos es el que actualmente rige como medida estándar en ese país.
Se implantó en 1889 y es revisado y vuelto a certificar de forma periódica a partir del estándar internacional primario, que se encuentra en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas(Francia).
PESO.En física clásica, el peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto.
El peso equivale a la fuerza que ejerce un cuerpo sobre un punto de apoyo, originada por la acción del campo gravitatorio local sobre la masa del cuerpo.
Por ser una fuerza, el peso se representa como un vector, definido por su módulo, dirección y sentido, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra.
DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO.
En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia.
Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.
Su expresión de cálculo es:
DENSIDADLa densidad, relaciona la masa de la sustancia con el volumen que ocupa.
ρ = m/v
UNIDADES : Kg/m3 g/cm3
Aire 0,012
Alcohol 0,8
Agua 1
Densidades de algunas sustancias (g/cm3)
Aluminio 2,7
Cobre 8,9
Plata 10,5
Plomo 11,3
Hierro 7,8
Mercurio 13,6
Oro 19,3
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MATERIA Y SU ESTRUCTURA
El comportamiento que presenta la materia, en general, se
explica postulando que tiene una estructura discontinua, discreta;
es decir, una estructura constituida por aglomeraciones de
muchísimas partículas materiales muy pequeñísimas.
Entre las partículas químicamente distinguibles se tendrían los
átomos, las moléculas y los iones. Las moléculas y los iones
estarían constituidos también por átomos y los átomos, a su vez,
por partículas aún más pequeñas, indistinguibles
químicamente: protones, neutrones y electrones,
considerando la estructura más simple.
Las moléculas son las partículas constituyentes de las
substancias moleculares (agua, sacarosa, glucosa, etc.) y los
iones, las partículas constituyentes de las substancias iónicas,
tales como, las sales por ejemplo.
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ÁTOMOEl átomo es un constituyente de la materia ordinaria, conpropiedades químicas bien definidas, formado a su vez porconstituyentes más elementales sin propiedades químicas biendefinidas.
Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo(con la misma estructura electrónica básica), y que no es posibledividir mediante procesos químicos.
Actualmente se conoce que el átomo está compuesto por unnúcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa,rodeado de una nube de electrones.
Esto fue descubierto a principios del siglo XX, ya que durante elsiglo XIX se había pensado que los átomos eran indivisibles, deahí su nombre a-tómo- 'sin división'.
Poco después se descubrió que también el núcleo está formadopor partes, como los protones, con carga positiva, y neutrones,eléctricamente neutros.
Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados aeste mediante la fuerza electromagnética.
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PARTÍCULAS SUBATÓMICASA pesar de que átomo significa ‘indivisible’, en realidad está formado por varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrones y electrones.
Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico.
El electrón es la partícula más ligera de cuantas componen el átomo, con una masa de 9,11 · 10−31 kg.
Tiene una carga eléctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental.
Los protones tienen una masa de 1,67 · 10−27 kg, 1836 veces la del electrón, y una carga positiva opuesta a la de este.
Los neutrones tienen un masa de 1,69 · 10−27 kg, 1839 veces la del electrón, y no poseen carga eléctrica.
El protón y el neutrón no son partículas elementales, sino que constituyen un estado ligado de quarks u y d, partículas fundamentales recogidas en el modelo estándar de la física de partículas.
Un protón contiene tres quarks (dos quarks u y un quark d), mientras que el neutrón contiene tres quarks (dos d y un u), en consonancia con la carga de ambos.
Los quarks se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear fuerte, mediada por gluones —del mismo modo que la fuerza electromagnética está mediada por fotones—. Además de estas, existen otras partículas subatómicas en el modelo estándar: más tipos de quarks, leptones cargados (similares al electrón), etc.
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EL ÁTOMO.
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MODELO DE DALTON
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1803 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas.
Este primer modelo atómico postulaba:
La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.
Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones(p+).
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MODELO DE THOMSON
Modelo atómico de Thomson.
Luego del descubrimiento delelectrón en 1897 por Joseph JohnThomson, se determinó que lamateria se componía de dos partes,una negativa y una positiva.
La parte negativa estabaconstituida por electrones, loscuales se encontraban según estemodelo inmersos en una masa decarga positiva a manera de pasasen un pastel (de la analogía delinglés plum-pudding model) o uvasen gelatina. Posteriormente JeanPerrin propuso un modelomodificado a partir del de Thomsondonde las «pasas» (electrones) sesituaban en la parte exterior del«pastel» (la carga positiva).
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MODELO DE RUTHERFORD
Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911.
Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos.
A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico.
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MODELO DE BOHREste modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford, Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía desarrollada por Max Planck el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.
El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en órbitas bien definidas».
Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía.
Los electrones no radian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables.
Los electrones pueden saltar de una a otra órbita.
Si lo hace desde una de menor energía a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía asociada a cada órbita.
Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de radiación (luz).
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CAMBIOS DE ESTADO
S Ó L I D O L Í Q U I D O G A S E O S O
sublimación
fusión vaporización
sublimación
solidificación condensación
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CAMBIOS DE ESTADO.
Al calentar suficientemente un
sólido se convierte en líquido.
Calentándolo más pasará a gas.
Puede haber también paso de
sólido a gas: es la sublimación.
El yodo se sublima.
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TEORIA CINÉTICO MOLECULAR.
La T.C.M. es un modelo que usan los científicos para explicar la naturaleza de la materia. Una teoría o modelo consiste en hacer un conjunto de suposiciones (hipótesis) de cómo están hechas las cosas o de cómo funcionan, a lo que llamamos interpretación teórica.
La TCM se basa en las siguientes hipótesis:
Las sustancias están formadas por moléculas.
Entre molécula y molécula no hay nada, es decir existe vacío .
Las moléculas están en continuo movimiento, aumentando la velocidad de estas cuando aumenta la temperatura.
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TEORIA CINÉTICO MOLECULAR.
Modelo del sólido según la TCM:
Aquel en el que las
moléculas están juntas y
ordenadas.
En continuo movimiento de
vibración.
Como consecuencia de esto
los sólidos tienen volumen y
forma fijos.
Se dilatan y se contraen al
variar la temperatura.
No se pueden comprimir.
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TEORIA CINÉTICO MOLECULAR.
Modelo del LÍQUIDO según la TCM:
Las moléculas están juntas , pero desordenadas en continuo movimiento de vibración y rotación.
Todo esto es debido a que las fuerzas entre las moléculas son más débiles que en el estado sólido.
Los líquidos tienen volumen propio (no varía), pero pueden fluir y adoptar la forma del recipiente.
No Pueden contraerse y expandirse.
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TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR.
Modelo del estado gaseoso:
Las moléculas están muy separadas, en continuo movimiento, por lo que chocan unas contra otras, y con las paredes del recipiente que contiene al gas.
Por lo cual decimos que los gases ejercen presión.
Las partículas se mueven en línea recta. Cambiando su dirección cuando se producen choques .
El tiempo que dura un choque en mucho menor que el espacio de tiempo que transcurre entre dos choques sucesivos en una molécula.
Los gases posen forma y volúmen variables
Se comprimen con facilidad y se expanden continuamente.
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ESTADOS DE AGREGACIÓN.
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