La materia y sus propiedades

Definición de materia Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, posee una cierta cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida.

Propiedades generales de la materia

Masa Está jerárquicamente organizada en varios niveles y subniveles. La materia másica puede ser estudiada desde los puntos de vista macroscópico y microscópico. Según el nivel de descripción adoptado debemos adoptar descripciones clásicas o descripciones cuánticas. Una parte de la materia másica, concretamente la que compone los astros su enfriados y las estrellas, está constituida por moléculas, átomos, e iones. Cuando las condiciones de temperatura lo permite la materia se encuentra condensada.

Peso Fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, originado por la aceleración de la gravedad, cuando esta actúa sobre la masa del cuerpo. Al ser una fuerza, el peso es en sí mismo una cantidad vectorial, de modo que está caracterizado por su magnitud y dirección, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra.

En un sentido estricto, el peso de un cuerpo depende tan sólo de la intensidad del campo gravitatorio y de la masa del cuerpo. Sin embargo, desde un punto de vista legal y práctico, se establece que el peso, cuando el sistema de referencia es la Tierra, comprende no solo la fuerza gravitatoria local, sino también la fuerza centrífuga local debida a la rotación de la Tierra; por el contrario, el empuje atmosférico no se incluye.

Volumen El volumen es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. El volumen es el espacio que ocupa la materia. Por ejemplo, la pelota ocupa más espacio que las metras y la bolsa tiene muy poco espacio para guardar la pelota. Por eso se puede decir que el volumen de la pelota es mayor que el volumen de las metras.

Temperatura Temperatura es la medida del calor o del frío relativo de un cuerpo (y no la cantidad de calor que este contiene o puede rendir). Cuando tocamos algo, lo sentimos frío o caliente. Esto depende directamente de la temperatura del objeto y de su capacidad de conducir el calor. Al variar las temperaturas, las sustancias pueden dilatarse o contraerse, cambiar su resistencia eléctrica y si es un gas, variar su presión.

Inercia La inercia es la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o de movimiento. La inercia es mayor conforme un cuerpo tiene mayor masa. Por ejemplo, la inercia de una pelota de tenis es muy pequeña, pues cuesta poco ponerla en movimiento; mientras que, por el contrario, la inercia de un camión es grande.  A mayor inercia, mayor fuerza habrá que aplicar para conseguir una determinada aceleración en el cuerpo al moverse. En la escena siguiente se simulan dos coches a los que puedes modificar sus propiedades para entender qué es la inercia. 

Divisibilidad Propiedad por la cual la materia se divide en partes cada vez más pequeñas por diferentes procesos (mecánicos, físicos, químicos, etc.)

Impenetrabilidad Resistencia que opone un cuerpo a que otro ocupe su lugar en el espacio; ningún cuerpo puede ocupar al mismo tiempo el lugar de otro. Asimismo, la impenetrabilidad es la resistencia que opone un cuerpo a ser traspasado. Se encuentra en la categoría de propiedad general. Se denomina así a la propiedad que tienen los cuerpos de no poder ser ocupado su espacio, simultáneamente, por otro cuerpo conseguido, la impenetrabilidad se debe a la sustancia que llena su volumen, llamada masa.

Propiedades especificas

Densidad El cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el Sistema Internacional , la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr/cm3).

Viscosidad  La resistencia que presentan los materiales al fluir, ésta es otra de las propiedades de la materia que hace referencia que a que los líquidos presentan diferentes capacidades para fluir; unos lo hacen con mucha facilidad y otros presentan cierto grado de dificultad y por lo tanto lo hacen con lentitud; para esta característica encontramos diferentes formas de medirla, pero la más usual es relacionarla con el tiempo que tarda en escurrir controladamente una cantidad determinada de líquido.

Punto de fusión Es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva .

Punto de ebullición Temperatura que un líquido hierve. Esta temperatura no depende de la cantidad de líquido que tengamos, solamente depende de la naturaleza del líquido y por tanto se trata de una propiedad específica. Mientras el líquido está hirviendo la temperatura no varía.

Índice de refracción Se denomina índice de refracción al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula.1 Se simboliza con la letra  y se trata de un valor adimensional.

Propiedades sensoriales Atributos de los alimentos que se detectan por medio de los sentidos y son, por tanto, la apariencia, el olor, el aroma, el gusto y las propiedades quinestésicas o texturales.  Teniendo presente que la apariencia representa todos los atributos visibles de un alimento, se puede afirmar que constituye un elemento fundamental en la selección de un alimento.  El olor es la percepción por medio de la nariz de sustancias volátiles liberadas por los alimentos  El flavor está directamente relacionado con los sentidos del gusto y el olfato y las sensaciones trigeminales, siendo de gran importancia en la evaluación sensorial de los alimentos.  El flavor consiste en la percepción de las sustancias olorosas o aromáticas de un alimento después de haberse puesto éste en la boca.  La textura es la propiedad sensorial de los alimentos que es detectada por los sentidos del tacto, la vista y el oído y que se manifiesta cuando el alimento sufre una deformación. 

Estado de agregación de la materia

Gas Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los recipientes que las contienen. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras

Líquido Un “líquido” es un estado de la materia con una densidad y volumen definidos, pero sin una forma particular puede cambiar fácilmente si es sometido a una fuerza. Las cantidades de líquidos se miden en unidades de volumen, principalmente en metros cúbicos y sus divisiones, particularmente el decímetro, conocido como litro. El volumen de un líquido está fijado por su temperatura y su presión.

Sólido Se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas. En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido. Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas. Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas.

Plasma Cuarto estado de agregación de la materia, un estado fluido similar al estado gaseoso pero en el que determinada proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente y no poseen equilibrio electromagnético, por eso son buenos conductores eléctricos y sus interacciones electromagnéticas de largo alcance.1

Condensada Campo de la fisca que se ocupa de las características físicas macroscópicas de la materia. En particular, se refiere a las fases “condensadas” que aparecen siempre en que el número de constituyentes en un sistema sea extremadamente grande y que las interacciones entre los componentes sean fuertes.

Cambios de estado Cuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. En el caso del agua: cuando hace calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las condiciones en que se encuentran. Además de la temperatura, también la presión influye en el estado en que se encuentran las sustancias. Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal. Si calentamos un líquido, se transforma en gas. Este proceso recibe el nombre de vaporización. Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión atmosférica normal.

Fenómeno físico Se denomina fenómeno físico a cualquier suceso natural observabl e y pasible de ser medido con algún aparato o instrumento, donde las sustancias que intervienen en general no cambian, y si cambian, el cambio se produce a nivel subatómico en el núcleo de los átomos intervinientes

Fenómeno químico Son los cambios que presentan las sustancias cuando, al reaccionar unas con otras, pierden sus características originales y dan lugar a otra sustancia, con propiedades diferentes. Como ejemplos se tienen los siguientes: la combustión de materiales como el papel, un cerillo o el gas casero; la oxidación de un clavo; el efecto que produce un ácido sobre un metal; la reacción de una sustancia con otra, como será el caso del hidrógeno con el oxígeno para formar agua, o el del sodio con el cloro para formar cloruro de sodio.