Materia

Nivel de organización de la materia

• A nivel biológico

• A nivel de la materia

Partículas subatómicas

                  

Estas partículas son más pequeñas que el átomo de una sustancia. Los protones, neutrones y electrones son las principales partículas subatómicas que residen en una sustancia. Los protones son partículas cargadas positivamente y los neutrones carecen de carga. Estos residen dentro del núcleo del átomo. Los electrones son partículas cargadas negativamente y giran alrededor del núcleo en ciertos niveles de energía o capas. El fotón es también una partícula subatómica. Un fotón es un cuanto de energía electromagnética, que posee cero masa y energía de reposo y se mueve con la velocidad de la luz.

Los átomos

Los átomos se definen como la unidad más pequeña o los bloques de construcción básicos de la materia que conforman todos los objetos. Los átomos están compuestos por un número igual de protones y electrones. Sin embargo, puede haber una diferencia en el número de neutrones entre dos átomos del mismo elemento. El centro del átomo está ocupado por lo que se conoce como el núcleo; Consta de los protones y neutrones. Los electrones, como se mencionó anteriormente, siguen orbitando alrededor del núcleo.

Moléculas pequeñas

Las moléculas más grandes están formadas por algunos bloques de construcción y estos bloques se atribuyen como moléculas pequeñas. Ejemplos de tales moléculas son aminoácidos, ácidos grasos, glucosa, etc.

Macromoléculas

Consistentes en muchas subunidades, las macromoléculas se definen como moléculas grandes o gigantescas que pueblan una célula y representan las funciones importantes de la vida. Los ejemplos son carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc.

Asambleas Moleculares

Estos conjuntos son conjuntos organizados que comprenden una o más entidades moleculares. Los microtúbulos (cintas transportadoras dentro de las células) y la membrana celular (membrana plasmática) son un ejemplo típico de ensamblajes moleculares organizados.

Organelas

El término "orgánulo" significa pequeños órganos y es una parte especializada de una célula. Al igual que el cuerpo humano que tiene órganos como el corazón, el hígado, etc., una célula también los tiene en forma de orgánulo. Algunos ejemplos son el núcleo, el retículo endoplásmico, las mitocondrias, etc.

De aquí en adelante comienza a nivel biológico.

Clasificación de los compuestos químicos

Los compuestos químicos generalmente pueden clasificarse en dos grandes grupos: compuestos moleculares y compuestos iónicos. Los compuestos moleculares involucran átomos unidos por enlaces covalentes y pueden representarse mediante una variedad de fórmulas. Los compuestos iónicos están compuestos de iones unidos por enlaces iónicos, y sus fórmulas generalmente se escriben usando estados de oxidación.

Los compuestos moleculares están compuestos de átomos que se mantienen unidos por enlaces covalentes. Estos enlaces se forman cuando los electrones se comparten entre dos átomos. El concepto de fórmulas químicas se creó para describir muchas características de compuestos moleculares de una manera sencilla. Una fórmula química normal abarca factores tales como qué elementos están en la molécula y cuántos átomos de cada elemento hay. El número de átomos de cada elemento se denota mediante un subíndice, un pequeño número que se escribe a la izquierda del elemento.

Sustancias compuestas o compuestos

Son las sustancias formadas por dos o más clases de átomos (es decir por dos o más elementos diferentes). La mayoría de las sustancias son compuestos. Por ejemplos: el cloruro de sodio (NaCl), el agua (H₂O), el dióxido de carbono (CO₂), hidróxido de sodio (NaOH), el ácido sulfúrico (H₂SO₄), el bicarbonato de sodio (NaHCO₃), etc.  

Clasificación de los compuestos

Los compuestos pueden ser clasificados de distintas maneras:

1.- Según el número de elementos diferentes que hay en su fórmula química se clasifican en Compuestos binarios, ternarios y cuaternarios. Así, por ejemplo, el NaCl, el H₂O y el CO₂ son compuestos binarios; el NaOH y el H₂SO₄ son compuestos ternarios y el NaHCO3 es un compuesto cuaternario.

2.- Teniendo en cuenta las clases de elementos que lo constituyen, se clasifican en compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos, aún cuando esta división no es taxativa.

a) Compuestos orgánicos

Estos compuestos se caracterizan porque en su fórmula química siempre se encuentra presente el elemento carbono, combinado con otros elementos que pueden ser hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y/o azufre. Son estudiados detalladamente por la Química Orgánica (también llamada Química del Carbono). El nombre de “orgánicos” proviene de la antigua creencia de que estas sustancias solo podían obtenerse de los seres vivos. 

Los químicos orgánicos estudian la estructura de las moléculas orgánicas, sus propiedades químicas y métodos de síntesis. 

Los hidratos de carbono, los alcoholes, las proteínas, las grasas, las vitaminas, la mayoría de los medicamentos, etc. son compuestos orgánicos. Las siguientes sustancias: metano (CH₄), propano (C₃H₈), butano (C₄H₁₀), etanol (CH₃-CH₂OH), acetileno (C₂H₄), benceno (C₆H₆), anilina (C₆H₅NH₂), ácido acético (CH₃-COOH), etc., son ejemplos de compuestos orgánicos.

Por conveniencia, algunos compuestos que contienen carbono, tales como monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂), disulfuro de carbono (CS₂), cianuros (CN)^-, carbonatos (CO₃)^-2 etc., son incluidos dentro de los compuestos inorgánicos.

  b) Compuestos inorgánicos

Dentro de este grupo se incluyen todos los compuestos que no poseen el elemento carbono en su fórmula química, con las excepciones arriba mencionadas.

 3.- Considerando el tipo de unión entre los átomos que forman los compuestos, se clasifican en compuestos covalentes y compuestos iónicos.  

Clasificación de los compuestos inorgánicos

Los compuestos inorgánicos se suelen clasificar en binarios, ternarios y cuaternarios, según estén formados por dos, tres o cuatro elementos respectivamente.

1.- Compuestos binarios Óxidos, Peróxidos y superóxidos, Hidruros, Sales binarias
2.- Compuestos ternarios   Hidróxidos   Oxoácidos   Oxisales
3.- Compuestos cuaternarios    Sales ácidas    Sales básicas

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Tabla Periódica
Conocer la tabla periódica Aquí

Elementos como bloques de construcción

La tabla periódica está organizada como una gran cuadrícula. Cada elemento se coloca en una ubicación específica debido a su estructura atómica. Al igual que con cualquier cuadrícula, la tabla periódica tiene filas (de izquierda a derecha) y columnas (arriba y abajo). Cada fila y columna tiene características específicas. Por ejemplo, el magnesio (Mg) y el calcio (Mg) se encuentran en la columna dos y comparten ciertas similitudes, mientras que el potasio (K) y el calcio (Ca) de la fila cuatro comparten características diferentes. El magnesio y el sodio(Na) también comparten cualidades porque están en el mismo período (configuraciones electrónicas similares). 

Tiene sus periodos ...

A pesar de que saltan algunos cuadrados en el medio, todas las filas se leen de izquierda a derecha. Cuando observa la tabla periódica, cada fila se denomina punto. Todos los elementos en un período tienen el mismo número de orbitales atómicos . Por ejemplo, cada elemento en la fila superior (el primer período) tiene un orbital para sus electrones . Todos los elementos en la segunda fila (el segundo período) tienen dos orbitales para sus electrones. A medida que avanzas por la tabla, cada fila agrega un orbital. En este momento, hay un máximo de siete orbitales de electrones.

... y sus grupos

Ahora sabe acerca de los períodos que van de izquierda a derecha. La tabla periódica también tiene un nombre especial para sus columnas verticales. Cada columna se llama un grupo. Los elementos de cada grupo tienen el mismo número de electrones en el orbital externo . Esos electrones externos también se llaman electrones de valencia . Son los electrones involucrados en enlaces químicos con otros elementos.

Cada elemento de la primera columna (grupo uno) tiene un electrón en su capa externa. Cada elemento en la segunda columna (grupo dos) tiene dos electrones en la capa externa. A medida que continúe contando las columnas, sabrá cuántos electrones hay en la capa exterior. Hay excepciones al orden cuando miras los elementos de transición, pero tiene la idea general. Los elementos de transición agregan electrones al segundo orbital último.

Por ejemplo, el nitrógeno (N) tiene el número atómico siete. El número atómico te dice que hay siete electrones en un átomo neutro de nitrógeno. ¿Cuántos electrones hay en su orbital externo? El nitrógeno se encuentra en la quinceava columna, etiquetada como 'Grupo VA'. La 'V' es el número romano para cinco y representa el número de electrones en el orbital externo. Toda esa información le dice que hay dos electrones en el primer orbital y cinco en el segundo (2-5).

El fósforo (P) también está en el Grupo VA, lo que significa que también tiene cinco electrones en su orbital externo. Sin embargo, debido a que el número atómico del fósforo es quince, la configuración electrónica es 2-8-5. 

Dos en la cima

El hidrógeno (H) y el helio (He) son elementos especiales. El hidrógeno , en su forma neutra, no tiene un neutrón. Solo hay un electrón y un protón. Probablemente no encuentre hidrógenos atómicos flotando por sí mismos. El hidrógeno atómico quiere combinarse con otros elementos para llenar su capa exterior. Su química trabajo utilizará más hidrógeno molecular (H 2 ) o iones de hidrógeno (H + , protones).

El helio (He) es diferente de todos los otros elementos. Es muy estable con solo dos electrones en su orbital externo (capa de valencia). Aunque solo tiene dos electrones, todavía está agrupado con los gases nobles.que tienen ocho electrones en sus orbitales más externos. Los gases nobles y el helio son todos "felices", porque su capa de valencia está llena.
Estados de la materia

Nos fijamos en cinco estados de la materia en el sitio. Los sólidos, líquidos, gases, plasmas y condensados ​​de Bose-Einstein (BEC) son diferentes estados de la materia que tienen diferentes propiedades físicas. Los sólidos a menudo son duros, los líquidos llenan los contenedores y los gases nos rodean en el aire. Cada uno de estos estados también se conoce como una fase .

¿Cómo cambia la materia de un estado a otro? Los elementos y compuestos pueden moverse de un estado a otro cuando cambian las condiciones físicas específicas . Por ejemplo, cuando la temperatura de un sistema aumenta, la materia en el sistema se vuelve más excitada y activa. Si se introduce suficiente energía en un sistema, puede ocurrir un cambio de fase a medida que la materia se mueve a un estado más activo.

Digamos que tienes un vaso de agua (H 2 O). Cuando la temperatura del agua sube, las moléculas se excitan más y rebotan mucho más. Si le das suficiente energía a una molécula de agua líquida , ésta se escapa de la fase líquida y se convierte en gas . La energía extra permite que las moléculas cambien de estado.

¿Alguna vez has notado que puedes oler una cena de pavo después de que comienza a calentarse? A medida que la energía de las moléculas en el interior del pavo se calienta, escapan como un gas. Eres capaz de oler los compuestos volátiles que se mezclan en el aire a tu alrededor.

Se trata de lo físico

Cambiar la presión de un sistema es otra forma de crear un cambio físico. Si coloca un vaso de agua líquida en una mesa, simplemente se sentará allí. Si coloca un vaso de agua en una cámara de vacío y baja la presión, puede comenzar a observar cómo hierve el agua y las moléculas de agua pasan a una fase gaseosa. 

Cuando las moléculas se mueven de una fase a otra, siguen siendo la misma sustancia. Hay agua Vapor encima de una olla de agua hirviendo. Ese vapor (o gas) puede condensarse y convertirse en una gota de agua líquida en el aire más frío. Si pones esa gota de líquido en el congelador, se convertirá en un pedazo sólido de hielo. No importa en qué estado físico se encuentre, siempre fue agua. A pesar de que el estado físico cambió, las propiedades químicas eran las mismas. 

Por otro lado, un cambio químico construiría o rompería los enlaces químicos en las moléculas de agua (H 2 O). Si añadieras un átomo de carbono (C), crearías formaldehído (H 2 CO). Si agrega un átomo de oxígeno (O), creará peróxido de hidrógeno (H 2 O 2). Ninguno de los compuestos nuevos es similar a la molécula de agua original. Generalmente, los cambios en el estado físico no conducen a ningún cambio químico en los compuestos. 

Estados de la materia ejemplos

 Un océano líquido

Hay muchos líquidos a tu alrededor. Océanos, lagos y ríos son buenos ejemplos de agua líquida (H 2 O). Los científicos planetarios están buscando otros planetas que tengan agua líquida, pero los planetas requieren condiciones muy específicas para tener agua como la conocemos. 

Sólidos en la cerámica

Cuencos de cerámica son un gran ejemplo de un sólido. ¿Sabías que las piezas de cerámica conforman muchos de los objetos encontrados en las civilizaciones antiguas? Los materiales cerámicos generalmente están hechos de arcilla blanda que se calienta y luego se enfría lentamente. La arcilla se vuelve muy dura porque el agua (H 2 O) se elimina y los enlaces  químicosdentro de la arcilla cambian. 

Plasmas en el sol

Los plasmas son gases altamente energizados que han perdido sus electrones. Las estrellas, incluido el Sol, están cubiertas de plasma. Los iones de hidrógeno (H) y helio (He) flotan alrededor del Sol con sus electrones moviéndose libremente.

Gases en globos

Los globos no son técnicamente gases. Son pequeños trozos de goma. Sin embargo, el helio (He) dentro del globo es un gas. El helio es un gas noble que tiene una masa atómica muy baja. En su estado gaseoso, es más ligero que el aire. Los átomos de helio tienen una masa más baja que las moléculas de nitrógeno (N 2 ) y oxígeno (O 2 ) que llenan la mayor parte de nuestro aire. La masa inferior y la ligereza ayudan a los globos a flotar.  

"Fase" describe el estado físico de la materia. La palabra clave a notar es "físico". La materia solo se mueve de una fase a otra por medios físicos. Si se agrega energía (aumentando la temperatura ) o si se quita energía (congelando algo), puede crear un cambio físico. 

Bibliografía:

1) https://conceptodefinicion.de/materia/ 
2) https://www.monografias.com/trabajos97/materia-monografia/materia-monografia.shtml
3) https://concepto.de/que-es-la-materia/
4) http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Materia1.htm
5) http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/materia/index.html