MATERIA 1. Introducción a la Materia Todo lo que existe en el universo, visible e invisible, incluidas las partes más diminutas de todo, es materia. Gases, líquidos, metales y aleaciones, madera y plástico, tierra y minerales, seres vivos y humanos, en suma, todo lo que forma nuestro universo es materia o material. Por lo tanto, la materia es sin dudas, el tema más antiguo, conocido y al que más importancia se le ha dado desde tiempos inmemoriales. En este sentido, a partir de épocas griegas se empieza a hacer referencia a la materia y varias teorías al respecto comienzan a surgir. La historia de la materia es bastante interesante e inclusive de grandes proporciones. Si bien los griegos han sido quienes han escrito y teorizados con may or vigor, quizás, especialmente porque de ello hay una supervisión mayor en sus escritos, antes que otros pueblos, no es sólo cultural, esencialmente aportaron así misma aportes valiosos a la ciencia actual. Otro de los pueblos que más aportó a la materia es sin dudas China ya que como los griegos comenzó la teoría meticulosamente sobre ella pero no hay rastros ni supervisión de sus escritos por los demás pueblos. Incluso, quizás, haya sido entre el pueblo chino, antes que entre los griegos, donde salió la idea del sonido o una señal de Hierro con cuerno que tuvo los Tsiang y los Celtics antes que nadie. Y es que llama mucho la atención los sistemas flamígeros de propiedades magnéticas que emanaban el un almirante opulento proceloso. 2. Características de la Materia Los cuerpos poseen propiedades que los hacen distinguibles unos de otros, estas propiedades se dividen en: propiedades generales y propiedades específicas. Las propiedades generales son aquellas que son comunes a la mayoría de los cuerpos, las pro piedades específicas son las que permiten distinguir a un cuerpo de otro. a. **Masa**: La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que contiene. Los cuerpos están constituidos por partículas que a su vez están constituidas por otras más pequeñas. Por es ta razón, hay que hablar de la masa de un cuerpo y no sólo de la masa de una determinada partículas ya que esta masa estará siempre sometida a gran cantidad de partículas. Para conocer la masa de un cuerpo utilizamos la balanza que se destina a comparar la masa de dicho cuerpo con la de otros cuerpos. b. **Volumen**: La relación existente entre las tres dimensiones de la materia puede ser rigurosamente controlada pues esa relación depende del estado físico en que se presente el cuerpo, del sistema de coorde nadas utilizado, etc. Entonces, como el número de valores que podemos utilizar es suficientemente amplio para poder obtener el resultado que deseemos, utilizaremos el volumen correspondiente al de un cuerpo según la disposición de sus dimensiones. Aquella relación con respecto a las partículas que utilizan unas dimensiones que afectarían otras, es la base del fenómeno estudiado. c. **Densidad**: Relación existente entre las dimensiones de un cuerpo y la de su masa. Se puede entender, de este modo, que un cu erpo más denso tendrá mayor número de partículas del mismo tipo que otro cuerpo menos denso y que, en general, es mayor cuando mayor es la relación entre proporciones. En este sentido, decir que un cuerpo tiene una densidad relativamente densa es que está más densamente apilada respecto a la de otro cuerpo del mismo material, que uno tiene las dimensiones menores. 2.1. Masa Definición de la Materia La materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. Generalmente todo cuerpo material pr esenta características fijas, en caso de descomponer o separar partes de la materia se obtendrán las mismas características en sus partes, es decir, en su naturaleza de materia. Esto es lo que se conoce como propiedad física de la materia, en este caso la densidad. Aquella propiedad de la materia que se mantiene sin importar el estado en el que se encuentre se denomina propiedad de carácter químico. En el caso de los metales el oro fundido tiene la misma densidad que la del oro sólido, a diferencia de, por ejemplo, el hidrógeno que en estado líquido es más denso que el hidrógeno gaseoso. Esto denota que el hidrógeno cambia de propiedades de forma notable al cambiar de estado a diferencia de los metales. La masa, en este sentido, está definida como la cantida d de materia que hay en un cuerpo. La masa es mensurable y se define utilizando la teoría de la gravitación universal y está caracterizada porque la gravedad actuara sobre un cuerpo proporcionalmente a este. Esta propiedad se llama inercia, y se manifiesta al aplicar una fuerza que produzca un cambio en el estado electromagnético, definiendo la resistencia de la materia. La inercia está relacionada de manera inversamente proporcional al área superficial y al centro de masa respecto a la fuente de energía. E sto ha permitido desarrollar peajes o paradas físicas que funcionan a modo de balanza basándose en la amortiguación de las ondas electromagnéticas. En este sentido, la forma más eficaz de medir la inercia de un cuerpo es establecer su aceleración respecto a un campo gravitacional, que efectos como el peso esta incesantemente en cuerpo. 2.2. Volumen El volumen es una magnitud escalar que permite medir el espacio ocupado por un determinado cuerpo, o sistema de partículas. Para medir el volumen se puede emplea r como criterio la unidad de medida, en todo caso, el volumen cambia si cambia la unidad de medida. Para cuyo caso el volumen cambia también dependiendo del sistema de partículas, cabiendo la posibilidad de que una determinada masa neutra, dependiendo de l a disposición de sus partículas puede abarcar un volumen distinto. Esta magnitud basada en la comparación de cuatro parámetros se halla fallando en las tres primeras. Una de las características del volumen, es sin duda que se puede representar como una med ida escalar, en todo caso se puede medir en función de la relación existente entre cualquier figura geométrica que posea menor a tres dimensiones posecionando una tercera medida como compresor de modo a poder llegar a entender, cuan vacío es una figura tri dimensional y de ahí en adelante llegar a conseguir muchos otros cuerpos geométricos compresores o subcompresores, con la propiedad a disposición entrada salida correspondiente y con toda certeza que el resultado va a ser el mismo. 2.3. Densidad La densida d es una propiedad intensiva que permite conocer el comportamiento que tendrá un cuerpo heterogéneo al ser sumergido en un menisco homogéneo. Del mismo modo, indica si un cuerpo es capaz de que otro cuerpo flotante se mantenga a la superficie de un líquido o, al contrario, que se hunda en el mismo. Se entiende que dicha propiedad es intensiva porque su valor no depende de la cantidad de sustancia que se haya utilizado ni de su estado físico, ni tampoco del estado en el que esté la sustancia que conforma el cuerpo. El mismo cuerpo, en estado gaseoso, puede ver alterada su densidad por diferentes condiciones, que son temperatura y presión. La densidad es la relación que existe entre la masa y el volumen de un determinado cuerpo. La definición más habitual es l a siguiente: d = m/V. Así, la densidad también puede ser considerada como la masa contenida en la unidad de volumen de una sustancia. Así, para un sólido, podemos determinar su densidad tras haberlo pesado previamente, para luego medir su volumen a través de varios métodos. El primero es el de introducirlo en el líquido adecuado y observar el aumento de nivel del líquido en relación al nivel que mostraba el líquido al principio, siguiendo también el principio de Arquímedes, ya que será un volumen igual a la parte del cuerpo sumergida en el líquido que podrá desplazar el cuerpo, aunque también puede dicho volumen ser notado a través de las medidas de geometría según el tipo de cuerpo realizado. 3. Clasificación de la Materia La materia se puede clasificar a p artir de criterios que proceden de muchas características, como su origen, su tamaño, su estado físico y su composición. De qué manera se comporta la materia y parte de los fenómenos que produce sirve para establecer su clasificación. Así, encontramos una primera clasificación en función de su composición: materia compuesta o materia simple. La materia simple es la que está compuesta por un solo componente, el elemento. La materia compuesta está formada por más de un componente, la unión de dos o más elemen tos da lugar a los compuestos químicos. En función de su comportamiento físico podemos establecer dos grandes grupos, a saber: la materia con propiedades físicas que pueden observarse sin alterar la naturaleza de la sustancia, que se denomina materia fluye nte o fluido por su movilidad. El segundo grupo es la materia con propiedades físicas que requieren una alteración de la sustancia para ser observadas, y la denominamos materia sólida. Siguiendo con la clasificación, la materia se puede agrupar en dos tipo s a partir de su consistencia: materia sólida y materia fluida. La materia fluida corresponde al estado líquido y gaseoso. A partir de esta clasificación podemos deducir que la materia está formada por una serie de partículas discretas que presentan difere ntes capacidades de movimiento: los sólidos ocupan un determinado espacio con forma fija al estar sus partículas unidas, y las partículas pueden moverse entre ellas si les proporcionamos calor y bien de forma translacional o vibracional. Los líquidos ocupa n un determinado espacio y sus partículas están unidas, pero pueden desplazarse unas respecto a las otras al donarles calor y pueden moverse entre sí sobre un espacio mínimo. Los gases no ocupan un espacio definido y sus partículas no tienen fuerza de atra cción. 3.1. Materia Prima La materia es la sustancia que compone a todos los cuerpos. En la práctica cotidiana, las materias punteras de aquellos enseres que no han sido sometidos a un proceso químico que haya modificado la sustancia que la compone, se han denominado materias primas o en su singular, materia prima. De este modo consideramos que las materias primas son sustancias de origen mineral, vegetal y animal que aportan energía e información. Cuando recibe una orden de trabajo de un cliente, las indus trias deben de elaborar el producto utilizando unos recursos materiales. Conocer claramente los recursos que se requieren para la elaboración del producto, no solo aumenta la eficiencia de la fábrica sino que también permite garantizar la durabilidad del p roducto que necesita al cliente. Las materias primas que suministran energía a los procesos industriales suelen clasificarse mediante los grados de concentración relacionados con la obtención de energía. Se considera que estas materias primas dependen del proceso industrial al que van destinadas, por ejemplo, para producción de pólvora para los explosivos se utiliza el nitrato amónico, que se clasifica como una materia prima, porque requiere de un proceso industrial puramente químico para ser sustituido por su equivalente respetando la naturaleza. 3.2. Materia Elaborada La materia elaborada se define como el resultado de la transformación de la materia prima a través de diversos procesos que ocurren en el interior del protoplasma celular. Esta materia elabor ada, que se genera en las distintas células a partir de la materia prima esencial, recibe denominaciones particulares en función del contexto en el que ocurren dichos procesos. Por ende, el conjunto de canales que conecta los diferentes compartimentos de l a célula es conocido como persitoplasma. En cuanto al espacio que alberga el complejo mitocondrial, la porción que está exclusivamente rodeada por las membranas mitocondriales se designa como retailasados, los cuales se forman en los espacios intermitocond riales dentro de las mitocondrias. La materia elaborada que resulta de estos procesos es de diferente morfología, y no siempre de incremento de la cantidad inicial. En algunos casos bajo este proceso específico y dependiendo de la naturaleza de la materia prima se registra reducción de la cantidad de materia a tal nivel que esa misma celda terminará con mayor cantidad de espacios libres que después de la integración. 3.3. Materia Orgánica e Inorgánica La materia, según su origen, se clasifica en orgánica e inorgánica: la materia orgánica contiene carbono y es generalmente de origen biológico, mientras que la materia inorgánica no contiene carbono y su origen es mineral. Para ilustrar cómo analizar la composición química de una muestra, comenzamos a partir de l estudio de la materia orgánica. En general, la materia orgánica se clasifica Fenológicamente en celulosa, hemicelulosa, lignina, queratinas, proteínas, carbohidratos, sales minerales, lípidos, compuestos fenólicos y otros. En el contexto habitual de los combustibles fósiles, el origen del carbono se encuentra en el proceso de fotosíntesis. Este proceso químico, llevado a cabo por las plantas, implica la captura del dióxido de carbono presente en la atmósfera, el cual utilizan junto con agua y energía sola r. A través de este mecanismo, las plantas generan materia orgánica en forma de azúcares simples. Estos azúcares sirven como materia base para la síntesis de compuestos más complejos, incluyendo azúcares más elaborados, grasas, fibras, aminoácidos y proteí nas, componentes esenciales para la existencia biológica. Posteriormente, cuando los restos de vegetales y animales se depositan en el fondo de cuerpos de agua como ríos, lagos y océanos, su acumulación en concentraciones extremadamente bajas da lugar, a l o largo de decenas de miles de años, a un proceso de carbonización de dichos restos en los sedimentos. 4. Estados de la Materia La materia puede presentarse bajo distintos estados de acuerdo a las características de las partículas que la conforman y de la forma de atraer dichas partículas entre sí. Estos diferentes estados de la materia son conocidos como estados de la materia. En general, hay cuatro tipos principales de estados de la materia: sólido, líquido, gas y plasma. Adicionalmente, hay otros tipo s de estados como el condensado de Bose - Einstein y el condensado fermiónico, que, aunque solo pueden obtenerse bajo condiciones muy especiales, son igualmente válidos como estados de la materia. En los sólidos, las partículas aparecen organizadas en posici ones fijas en una geometría definida. La fuerza de atracción entre partículas es sólida y, por lo tanto, estas solo pueden vibrar. Existen fluctuaciones a nivel microscópico, pero la solidez de la estructura impide el desplazamiento de las partículas de su s posiciones. Nuevas fuerzas impulsoras que amenazan la estabilidad de la estructura sólida apenas pueden alterar el arreglo de las partículas, a menos que sean significativas, resultando en una alteración o transición de estado. En un líquido, por otro la do, las partículas mantienen la atracción que ejercen entre sí, pero el movimiento libre entre ellas es posible sin dejar la estructura o configuración original. Por eso, un líquido cambia su forma externa, ajustándose al tamaño y forma del recipiente, mie ntras que el sólido retiene su forma al ser colocado en un recipiente. Por supuesto, un líquido tiene un volumen definido. Un líquido no congelante ocupa un volumen no específico de materia. Si ocurre la congelación, se producirá una reducción muy apreciab le en el volumen. 4.1. Sólido Desde la perspectiva de su composición, los sólidos se componen de partículas (átomos o moléculas), que están unidas entre sí mediante fuerzas intermoleculares relativamente fuertes en comparación con las que existen entre las moléculas de un líquido o las que existen en un gas. Se observa que estas partículas se disponen en orden y sus posiciones están fijas, lo que genera un sólido que, en condiciones normales, presenta una forma y un volumen constantes. Son, por tanto, mater iales duros que se suelen clasificar en dos grandes grupos, dependiendo de cómo se dispongan sus partículas en el espacio tridimensional: sólidos cristalinos y sólidos amorfos. En los sólidos cristalinos sus partículas están dispuestas en orden regular y p oseen características bien definidas. Estas son los límites de la celda reticulada y el tipo de partículas. Como ejemplos de este grupo consideraremos la sal común, el cuarzo, la águja de pino y el hielo. En los sólidos amorfos las partículas no están orde nadas, las moléculas se presentan distribuidas al azar, no se muestran límites o características definidas y solo se posee el valor del volumen. Como ejemplos de este último grupo consideraremos el vidrio, el papel, el caucho, el asfalto y el plástico. En función de su naturaleza molecular se establecen diferentes grupos o subgrupos, tales como: sólidos inorgánicos, sólidos orgánicos, sólidos metálicos y sólidos semimetálicos. 4.2. Líquido A diferencia de los sólidos, los líquidos pueden deformarse bajo presión, lo que se conoce como plasticidad, y el trabajo necesario para su deformación se minimiza cuando fluyen. Es decir, cuando han fluido y cambiado de forma sin reiniciarse, el trabajo s e denomina viscosidad. Todos los materiales poseen diferentes valores de viscosidad: hay líquidos muy viscosos, como la miel y el jarabe, y otros muy fluidos, como el agua y la gasolina. Aunque los gases también fluyen, estos últimos obedecen a otras mecán icas de este fenómeno físico. Al aplicar presión a un gas, su volumen disminuye significativamente; es completamente isótropo, se expande ilimitadamente en cualquier dirección y, además, presenta relieves en su interior, conocidos como vórtices o corriente s, de partículas que fluyen rápida y lentamente. Estas características son exclusivas de los gases y se retraen en los líquidos. Como se mencionó anteriormente, se sabe que los líquidos forman meniscos, y esta formación indica que estos estados de la mater ia fluyen y utilizan la inclinación gravitacional. Un comportamiento notable en los líquidos es que, al fluir durante un período prolongado, su interfaz se restablece para ajustarse a la superficie. Se trata de un fenómeno mecánico isótropo conocido como « tensión superficial» y depende del líquido, la temperatura y la presencia de agentes externos. Curiosamente, la tensión superficial es responsable de las formas características de la interfaz. Una consecuencia de esta propiedad es que las gotas de líquido se adhieren a las paredes de la superficie. Por ejemplo, si se inclina el vaso, el líquido comienza a fluir, lo que explica por qué los deliciosos jarabes se convierten en pequeñas gotas que se deslizan entre las paredes del vaso. Elegante, ¿verdad? Este e stado de la materia posee comportamientos únicos que pueden aprovecharse. Por ejemplo, los tubos capilares demuestran que, debido a la doble presencia de tensión superficial y presión interna en el líquido, al verter tinta en un vaso pequeño con una pajita , la tinta puede ascender por las paredes internas de este o producir instantáneamente un pequeño y atractivo rayo de escape; esto ocurre hasta que las fuerzas restauradoras prevalecen sobre las fuerzas físicas internas. 4.3. Gas El volumen de un gas no se puede medir directamente, pero la presión, el volumen y la temperatura de un gas determinado pueden relacionarse gracias a la ecuación de estado de los gases ideales. La constante universal de los gases equivale a 8.31 4 J/(K·mol), P es la presión en Pa, V el volumen en m3, n es el número de mols del gas y T es la temperatura en Kelvin. Otras ecuaciones describen el comportamiento de un gas en situaciones específicas. Aunque permite describir el comportamiento de muchos gases, la ecuación no considera que en la mayoría de los casos reales, los gases no se comportan como una mezcla de partículas cuya energía cinética media depende de su temperatura. La densidad de los gases suele ser mucho menor que la de los líquidos o só lidos, teniendo en cuenta que la densidad se calcula dividiendo la masa de un cuerpo entre el volumen que ocupa, puede deducirse que en cualquier gas hay mucho espacio vacío comparado con el tamaño de las moléculas que lo forman. La diferencia de estados f ísicos de los líquidos y sólidos respecto a los gases hace que estos no tengan forma ni volumen propio, siendo considerados fluidos junto con los líquidos. 4.4. Plasma El plasma se considera a menudo el c uarto estado de la materia debido a su prevalencia en el universo, que abarca las estrellas, incluido el Sol, los medios interestelares e incluso las atmósferas gaseosas de los planetas. Este estado de la materia se forma principalmente cuando un gas manti ene suficiente energía térmica como para que los electrones escapen de los átomos, creando una mezcla de iones con carga positiva y electrones libres. Cabe destacar que el plasma es, por naturaleza, el estado de la materia más común en el universo; aproxim adamente el 99,999 % de la materia ordinaria existe en estado de plasma y se puede identificar fácilmente en estrellas y nebulosas. En términos técnicos, los plasmas pueden definirse de varias maneras, siendo la más común la describiéndolos como gases parc ialmente ionizados que se caracterizan por un comportamiento físico único debido a sus constituyentes cargados. Poseen ciertas propiedades que los distinguen de los gases ordinarios, a saber: responden a los campos eléctricos y magnéticos debido al comport amiento de las partículas cargadas en los plasmas como resultado de dichos campos; tienden a ser conductores de electricidad; Los plasmas emiten radiación electromagnética (por ejemplo, luz) debido a las transiciones cuantificadas entre los niveles de ener gía de las partículas cargadas y los eventos de recombinación asociados con la neutralización de la carga. Por el contrario, el grado de ionización en un plasma se define por la relación entre la densidad electrónica y la densidad del gas neutro; en un pla sma débilmente ionizado, la frecuencia de colisión electrón - neutro es mayor que la frecuencia de colisión electrón - neutro, mientras que en un plasma fuertemente ionizado ocurre lo contrario. 4.5. Condensado de Bose - Einstein El fenómeno conocido como condensación de Bose - Einstein (BEC) deri va su nombre del nombre de su inventor, el físico indio Satyendra Nath Bose, quien lo estudió en detalle en 1924, y del nombre del físico teórico Albert Einstein, quien generalizó los estudios y demostró el modelo basado en él. El estado BEC requiere ciert as condiciones particulares para su formación y surge cuando un gas de bosones se enfría a una temperatura cercana a - 273 °C, momento en el que los bosones comienzan a actuar al unísono en lugar de independientemente. El estado BEC solo se forma con unos p ocos elementos de la tabla periódica, como el cesio o el rubidio, además de elementos exóticos fabricados por un científico atómico japonés. Cabe destacar que el estado BEC tiene numerosas aplicaciones en filosofía y ciencia, como método de investigación e n mecánica cuántica y espectroscopia, y para la comprensión de numerosos fenómenos naturales como la superconductividad, la superfluidez, las propiedades de las estrellas de neutrones o la inflación cósmica. El modelo y la estructura de Bose - Einstein redef inen por completo la forma de entender la materia, la luz y los fenómenos físicos. 5. Propiedades de la Materia La materia se manifiesta a través de su diversidad de propiedades observables y medibles, que se encuentran contadas en sus dos categorías: fisicas y qui micas. Las propiedades fisicas son aquellas que pueden medirse o observarse sin que cambie la naturaleza de la materia. Por ejemplo, el color, el estado de la materia, la densidad, el olor, la solubilidad, electriscidad, dureza, maleabilidad y ductibilidad , son algunas de sus propiedades. Por todo esto, las propiedades fisicas son utiles para la identificacion o analisis de la materia. Por otro lado, la densidad de un sustancia pura a temperatura constante no cambia, por lo cual puede ser usada como un iden tificador. Las propiedades quimicas son aquellas que pueden observarse solo a cambia la composicion de la sustancia afectada. Podemos tener en cuenta su reactividad, que es la capacidad de una sustancia de reaccionar con otras produciendo diferentes subsat ancias. Este tipo de propiedades son las usadas para identificar un compuesto en el medio con el que se reacciona o el fenomeno que produce ese contacto. Por ejemplo, el floro reactua con el metano para redefinir nuevas characteristics completamente distin tas. Las dos tipos de propiedades son componentes indispensables del analisis quimico, dicha ciencia que se encargara de medir, estudiar y buscar respuestas en sintomas y fenomenos relacionados con la materia. 5.1. Propiedades Físicas La materia se present a a nuestros sentidos de forma tangible, ya que tenemos la capacidad de visualizar, audicionar, degustar, palpar y respirar los objetos que existen a nuestro alrededor. Las manifestaciones de la materia que captamos por nuestros sentidos se clasifican en p ropiedades de la materia. Con frecuencia, se escucha decir que "la materia tiene masa". En este sentido, esta manifestación en particular no debe diferenciarse de las otras propiedades, que son el mismo modo de ser de la materia, es decir que si examináram os la materia más detenidamente que nuestros sentidos nos permiten, podríamos concluir que, en lo profundo de ella, esos mismos modos de ser pueden considerarse respecto de una porción desintegrada de la misma, a la que se denomina molecular, por lo que la materia tiene una conformación interna en seres que se podrían clasificar como "parte" en sentido figurado por lo que esta definición de la materia no es operativa. Las propiedades físicas son los atributos que pueden ser percibidos a través de los sentid os. Estas propiedades pueden ser observadas sin alterar la composición del sustancia que se está estudiando. Por ejemplo, la sustancia agua presenta propiedades como color, olor, sabor, masa, entre otras, que pueden ser observadas y medidas sin que la prop ia sustancia o la muestra en estudio sufriría alteraciones. De igual forma que pronunciar una señal originadora de un sonido no implica ninguna alteración en ésta, pero sí origina una sensible novedad en el plano de lo que ella misma presenta. Si un objeto con forma de pequeño cubo de color azul se quiebra con un martillo, aún continúan allí color, forma, masa, que podrían ser descritas del mismo modo. Las propiedades del objeto quedan desfiguradas, mas no alteradas, al punto que pueden también describirse en otro plano de magnitudes cuyos modos de ser han sido determinadas como las propiedades del objeto original. 5.2. Propiedades Químicas Las propiedades químicas son aquellas características que permiten identificar o clasificar; entender comportamientos m idiendo, analizando y comparando sus transformaciones y reacciones ante diversos estímulos u otras sustancias químicas, o individuales sintéticas, como la producción de luz y cambios de aspecto, masa, volumen, temperatura, velocidad o fase. Los cambios químicos son aquellos en los que se transforman los átomos involucrados y se crean nuevas sustancias, como la combustión, el oxidarse del hierro, el óxido de titanio II. Existe multitud de este tipo de reacciones que permiten clasificar las sustanc ias, examinar compuestos o mezclas separándolos, conocer reacciones entre otras. Un descenso en la temperatura o el aumento de presión afectan a todos los estados de agregación, mientras que un aumento en la temperatura solo afecta a los gases. La temperat ura es un indicador de la magnitud de la energía cinética de las moléculas. Al cambiar una sustancia su temperatura va pasando por diferentes estados de agregación, y si es mucho disminuye el espacio. 6. Cambios en la Materia La concepción de la materia im plica que como entidad que ocupa un determinado lugar en el espacio y que tiene una masa y un peso localizada en la infestación del espacio que presenta un volumen. A lo largo de la historia, para el conocimiento de la materia ha sido vital la interpretaci ón correcta y en muchos casos el cambio de paradigmas. Por ende, en este ensayo se presentan diversas definiciones de la materia como base para conocer los cambios a los que requiere. De esta forma, los cambios en la materia representan el fenómeno físico - jurídico que incide en la distinción de la misma según las interacciones que sus partículas tengan entre sí. Sin embargo, para efectos del ensayo se contemplan dos cambios en la materia que son solo lesivos pero que establecen la peculiaridad que la distin guen. Los cambios físicos son aquellos fenómenos que transforman distintivamente ciertos estados de la materia sin ocasionar modificación o alteración dentro de la estructura interna de las partículas de las que se componen, es decir, los cambios son del t ipo que no transforman sustantivamente la entidad. Sin embargo, los cambios químicos en la materia son aquellos fenómenos que transforman las partículas de la misma para crear en consecuencia nuevas substancias o productos; es decir, aquellos cambios compl etos que generan una propiedad distinta y específica. Por lo anterior, se sostienen definiciones de dos cambios en la materia lícitos, tales como: cambios físicos, que son transformaciones de la energía de la cual cambian ciertas formas de energía en otras y cambios químicos, que permiten observar, entre otros, cambios significativos de proporción; es decir, cambios en la apariencia, gusto, extracción de nuevos olores, corrosión de los metales entre otros. 6.1. Cambios Físicos La materia tiene la facultad d e cambiar. Sin embargo, no todos los cambios que una sustancia puede tener son morales, y es por eso que se clasifican en dos tipos: los cambios físicos y los químicos. En los cambios físicos existe un cambio en el estado de la materia, pero no en su compo sición, en cambio en los cambios químicos hay tanto cambio de estado como de composición. Un cambio físico ocurre sin que haya cambio por dentro en el material, es decir, sin que cambien las moléculas que forman este material. Los cambios físicos, además p ueden depender de un cambio físico. Por ejemplo, el hielo que quitamos de nuestro freezer. El hielo a cierta temperatura está en estado sólido, pero si luego salen unas gotas al ambiente, su temperatura disminuye de tal forma que sube sin cambiar de estado a lo largo de toda la serie de temperaturas. 6.2. Cambios Químicos Los cambios químicos se producen cuando se altera la naturaleza intrínseca de la materia, dando origen a una sustancia diferente a la original. Al cambiar la composición de la materia, pro voca un cambio químico que involucra reacciones químicas, donde los materiales iniciales se dividen, combinan o reorganizan de diferente forma, originando un nuevo material con distintas propiedades que pasan a ser evidentemente visibles. Los cambios quími cos por lo general no son reversibles, aunque existen ciertas reacciones químicas que pueden ser revertidas a su forma original. Muchas veces este hecho permite a los científicos separarlas de sus materiales iniciales. Por ejemplo, el agua que hierve se co nvierte en vapor de agua, llevándose consigo temperaturas equiparables a la que se empleó para hervir el agua, a medida que su temperatura va aumentando. Por este hecho, puede parecer que se ha hecho un cambio físico, pero esto es errado; el agua se ha con vertido en vapor de agua presentándose como un nuevo material con sus propias propiedades. Las reacciones químicas transferidas en la técnica que involucra la combustión, resulta ser la reacción originada cuando un material presenta en su interior compuest os químicos que reactan de forma totalmente uniforme al aplicársele una chispa. El mejor ejemplo de este hecho son los fuegos artificiales; los químicos que se llevan en su interior son encendidos por el simple hecho de acceder a la temperatura creada por la chispa eléctrica originando una reacción química del tipo oxidación - reducción, llevándola a su forma primaria con propiedades distintas a la de los reactantes generadores; de esta forma, una vez impedido el acceso del oxígeno a los productos generadores , se genera una reacción, demostrando indefinidamente el tipo de cambio que tiende a produciéndose con la reacción; este es considerado un cambio químico. Para este caso, el calor no quema simplemente un material, cambia su química de forma alterada, rompi endo la química interna de la materia. 7. Teorías sobre la Materia Desde tiempos inmemoriales, la humanidad ha tenido interés por saber la verdadera naturaleza de la materia, y este interés ha dado origen a diversas teorías. En la evolución de la ciencia, han tenido lugar tres etapas principales en la explicación de la estructura de la materia: primero, el pensamiento filosófico; luego, la teoría atómica; y, actualmente, la teoría molecular. La primera de estas teorías es la antigua teoría atómica, que se b asa en las ideas del filósofo griego Demócrito. Según él, la materia no puede dividirse indefinidamente, por lo que suponía que existiría una parte «última» de la materia, la cual denominó átomo y cuya naturaleza no se explicaba; luego, todos los átomos se diferenciarían entre sí, y serían igual de indivisibles e indestructibles en su composición. Esto contrastaba con la visión de Aristóteles, quien sostenía que existían cuatro elementos básicos: el aire, el agua, el fuego y la tierra; con lo que se atribuí an a la materia propiedades como el peso, el sabor, la luz y la temperatura. La segunda teoría es la teoría molecular, que sostiene que la materia está formada por partículas extremadamente pequeñas, a las que, para efectos de la presente obra, denominarem os moléculas. Esta teoría argumenta que, a pesar de que estas moléculas no pueden ser vistas a simple vista, sí deberían ser observadas al microscopio, pero esto resulta siendo prácticamente incierto. 7.1. Teoría Atómica Los átomos son las partículas funda mentales que componen a los elementos químicos. Define el término átomo en la actualidad el que consta de un núcleo, que contiene los protones (carga +1) y los neutrones (carga 0) y está rodeado de los electrones (carga - 1), que se mueven en distintas órbi tas. Los átomos se ordenan en la tabla periódica, cuyos elementos están divididos en metales, no metales y semi metales, cuyo nivel de conducción eléctrica se encuentra entre los superiores y los inferiores. Pasamos a analizar la estructura interna del áto mo. Dicho análisis ha provocado un cambio importantísimo en el concepto mismo de la materia, y de la visión del mundo. Se inicia con la observación de los gases y se concluye con la teoría de los electrones. Recordemos que cuando se observa la formación de los gases, a simple vista parece que unos elementos desaparecen otros se transforman en otros, y, al final todo el sistema parece discreto y eso da lugar a la filosofía de los átomos, la cual propone que la materia tiene una estructura interna, ya que par a ese momento se había comprobado la existencia de los gases, que al parecer desaparecían, quedando esos elementos tan diluidos en el aire que no se podrían detectar. Como conclusión se establece que los gases son menos sólidos y rígidos que los líquidos y sólidos. Uno de los primeros científicos que pensó en la necesidad de dividir la materia en partículas más pequeñas fue el filósofo y científico Demócrito. Demócrito, pensador griego que vivió en el año 400 a.C., destacó que la materia podía dividirse ind efinidamente en granos pequeños, y, llegó al concepto de "átomos", que viene de una palabra griega que significaba indivisible, hasta llegar a los átomos de los elementos químicos. 7.2. Teoría Molecular La teoría molecular es un paradigma que tiene sus ant ecedentes directos en la teoría cinética de los gases. En este último caso, la temperatura es proporcional a la energía cinética media de las moléculas constitutivas. Esta relación fue formulada matemáticamente mediante relaciones empíricas, como la presió n es inversamente proporcional al volumen de un gas, la presión es directamente proporcional a la temperatura en volumen constante o, a temperatura y presión constante, a igual cantidad de sustancia en mol, también el volumen es el mismo. La Ley de Avogadr o fue reformulada en términos cinéticos mediante la teoría de Maxwell, interpretando «iguales volúmenes» como «igual número de moléculas» y asociando a la molécula como un objeto rígido de dimensiones ciertas cuya probabilidad de estructura es descrita est adísticamente a partir de las teorías ganador y perdedor. Nos lleva a tener en cuenta la variación de densidad. Una observación más ingeniosa es considerar en algún sentido válido las proporciones de materia. La teoría cinética de los gases consideraba un gas como un conjunto discreto e independiente de moléculas que rozan rigidamente entre sí entrando y saliendo. La segunda idea fundamental es la cantidad de sustancia. Es necesario que la técnica de pesaje deje de ser la única forma experimental de determi nar esto. La disolución de gases en líquidos entra en juego. La relación entre las leyes de funcionamiento de todos los fenómenos físicos termina siendo mucho más profunda que los conceptos que hemos ido formulando. Mientras que a partir del consumo de ene rgía reaccional queríamos determinar el número de moles de sustancia actuantes, la relación esperada con la conductibilidad e inferior de un gas en el medio, nos sugiere que el número total de cargas trabajadoras está dado. 8. La Materia en la Ciencia La C iencia, como disciplina de conocimiento que permite obtener, difundir y aplicar conocimiento nuevo sobre el mundo que nos rodea, emplea un conjunto de teorías y métodos propios, así como un lenguaje técnico en sus análisis. Hay dos ciencias que tradicional mente estudian la materia, la Química y la Física; ha habido una derivación de los conocimientos de Física hacia otros campos de estudio, la Biología, y también hacia técnicas como la Medicina o la Archivística. Luego se hace necesario en este capítulo hab lar del conocimiento identificado como quimiofísica o física combinada con otros tipos de conocimiento. La Química es conocida como la ciencia que estudia la materia y las interacciones que existen entre los diferentes tipos de átomos. Forma parte de las c iencias naturales junto a la Biología y la Física. Analiza todo tipo de materia, incluyendo sus características mientras está en estados estándar o condiciones normales, las transformaciones que sufre, las energías requeridas para que ocurran, la naturalez a y las propiedades con las que surgen; también se analiza el porqué de ello y cómo actúa la energía sobre ella. Se basa en las teorías y sus aplicaciones que construyen la ingeniería química, ciencia aplicada por excelencia que busca diseñar procesos o un idades de transformación de materia transformada de forma económica. La Física es la ciencia natural que estudia la materia, sus propiedades, las interacciones que tiene con diferentes formas de energía, y ofrece una explicación acerca del comportamiento d e la materia que llama causa. Normalmente, los factores que influyen son característicos de la materia que experimenta cambios, pero pueden existir relaciones que no son aplicables en todos los casos o funciones que emplean productos que han sufrido reacci ones. Desde este punto de vista, existen relaciones estructurales, ya que el comportamiento de la materia durante el tiempo de reacción se relaciona con las condiciones propias de la misma. 8.1. Química La química es la parte de la ciencia que estudia a la materia desde la estructura de sus partículas, hasta los cambios que tiene en sus estructuras y en las propiedades que resultan. Lo que utilizamos comúnmente como sinónimo de materia son las sustancias que tienen las propiedades características de la mate ria: ocupan un lugar en el espacio, tienen propiedades específicas que caracterizan a