Materia

¿Qué es la materia?

Materia es todo lo que ocupa un espacio y tiene masa, forma, peso y volumen, por lo tanto se puede observar y medir. También se refiere al material, sustancia o producto del que está hecha una cosa.

La materia está formada por partículas invisibles, indivisibles y estables.

La materia se encuentra en todas partes, y en cualquier estado físico. Hay materia en el aire que se respira así como en un vaso de agua. Todo lo que vemos, sentimos y tocamos, es materia, que es un elemento fundamental para el desarrollo de la vida en el planeta.

Hasta donde sabemos, la materia está formada por partículas invisibles, indivisibles y estables, que llamamos átomos. Existen 118 tipos de átomos, es decir, de elementos químicos o sustancias puras, indivisibles en otras más simples, reflejados en la Tabla Periódica de los Elementos. Estos átomos son distintos entre sí, dependiendo de la cantidad o distribución de partículas subatómicas, que son siempre de tres tipos: electrones (carga negativa), protones (carga positiva) y neutrones (carga neutra).

Propiedades químicas de la materia

Algunas sustancias pueden generar una explosión de calor que conduce a las llamas.

 Entre las principales propiedades químicas de la materia están:

 El pH. La corrosividad de los ácidos y la causticidad de las bases tienen que ver con el pH de la materia, o sea, su nivel de acidez o alcalinidad, su capacidad de donar o recibir electrones cuando está en contacto con ciertos materiales, como los metales o como la materia orgánica. Estas reacciones suelen ser exotérmicas, es decir, generan calor.

La reactividad. De acuerdo a su constitución atómica, la materia puede ser más o menos reactiva, es decir, más o menos propensa a combinarse con otras sustancias. En el caso de las formas más reactivas, como los metales cesio (Ce) y francio (Fr), es raro verlos en formas puras, casi siempre son parte de compuestos con otros elementos. Los llamados gases nobles o gases inertes, en cambio, son formas de la materia con bajísima reactividad, que casi no sufren reacción con ninguna otra sustancia.

Inflamabilidad. Algunas sustancias pueden inflamarse, es decir, generar una explosión de calor que conduce a las llamas, en presencia de una fuente de calor o en reacción con otras sustancias. A dicha materia se la denomina inflamable, como la gasolina.

Radiactividad. No todos los átomos de la materia son estables. Algunos adquieren formas inestables que liberan partículas u ondas de energía, en forma de radiación ionizante, altamente peligrosa para la vida. Esto es la radiactividad, y es típica de algunos elementos o de algunos átomos producto de reacciones artificiales como la fisión y la fusión atómica. Una vez que liberan su exceso de energía, los átomos radiactivos degeneran en un elemento diferente más estable.

Propiedades físicas de la materia

En el estado sólido las partículas se encuentran muy juntas.

 Entre las principales propiedades físicas de la materia están:

Temperatura. El grado de calor que presenta la materia en un momento, que generalmente se irradia hacia el entorno cuando existe una diferencia de temperara considerable, como ocurre con el agua caliente dejada en reposo. La temperatura es el grado de energía cinética que presentan las partículas de un material.

Estado de agregación. La materia puede aparecer en tres “estados” o estructuras moleculares determinadas por su temperatura o la presión a la que esté sometida. Estos tres estados son: sólido (partículas muy juntas, baja energía cinética), líquido (partículas menos juntas, energía cinética suficiente para que fluya la materia, sin separarse del todo) y gaseoso (partículas muy alejadas, alta energía cinética).

Conductibilidad. Existen dos formas de conductibilidad: la térmica (calor) y la eléctrica (electromagnetismo), y en ambos casos se trata de la capacidad de los materiales de permitir el tránsito de la energía a través de sus partículas. Los materiales de alta conductibilidad se conocen como conductores, a los de baja conductibilidad como semiconductores y a los de nula conductibilidad como aislantes.

Punto de fusión. Es el grado de temperatura en que un sólido puede cambiar de estado de agregación y tornarse líquido.

Punto de ebullición. Es el grado de temperatura en que un líquido puede cambiar de estado de agregación y tornarse gaseoso.

Clasificación de la materia

Existen muchas formas y criterios para clasificar la materia. Desde un punto de vista general, podemos enumerar los principales del siguiente modo:

 Materia viviente. Conforma a los seres vivos, mientras estén vivos.

Materia inanimada. Compone los objetos inertes, sin vida, o muertos.

Materia orgánica. Aquella formada principalmente por átomos de carbono e hidrógeno, y que generalmente está vinculada con la química de la vida.

Materia inorgánica. No es orgánica, o sea, que se halla libre en la naturaleza y no tiene que ver necesariamente con la vida, sino con reacciones químicas espontáneas como el electromagnetismo.

Materia simple. Está compuesto por átomos de pocos tipos diferentes, o sea, que está más cerca de la pureza.

Materia compuesta. Se compone de numerosos elementos de diverso tipo, alcanzando niveles de complejidad elevados.

Los estados de agregación de la materia

Sólido

Los cuerpos sólidos tienen la particularidad de tener sus átomos muy cerca los unos de los otros, lo que les da dureza y se resisten a que otro sólido los atraviese o los corte. Además, poseen maleabilidad, lo que les permite que se deformen ante la presión sin tener que fragmentarse necesariamente.

 

Su composición les permite además tener ductilidad, que es la posibilidad de formar hilos de la misma materia cuando fuerzas contrarias vienen hacia el objeto, permitiéndole estirarse; y punto de fusión, por lo que, a determinada temperatura, éste podrá transformar su estado de sólido a líquido.

 Líquido

Los átomos que componen los líquidos se encuentran unidos pero con menor fuerza que los sólidos; además se encuentran vibrando con rapidez, lo que les permite fluir y su viscosidad o resistencia al movimiento, dependerá de qué tipo de líquido sea (mientras más viscoso, menos fluido). Su forma la determinará el recipiente que lo contenga.

 Al igual que los sólidos, éstos tienen punto de ebullición, en el cual dejarán de ser líquidos para convertirse en gaseosos; y además tienen punto de congelación, en el cual dejarán de ser líquidos para convertirse en sólidos.

 Gaseoso

Los átomos presentes en los gases son volátiles, dispersos y la fuerza de gravedad los afecta en menor medida que los anteriores estados de la materia. Al igual que el líquido, no tiene forma, tomará la del recipiente o ambiente donde se encuentre.

Este estado de la materia, al igual que los líquidos, tiene compresibilidad y en mayor medida; además posee presión, lo que les da la cualidad de empujar lo que hay a su alrededor. Es capaz también de transformarse en líquido bajo mucha presión (licuefacción) y eliminando energía calórica, puede hacerse gas líquido.

Plasmático

Este estado de la materia es uno de los menos comunes. Sus átomos actúan semejantes a los elementos gaseosos, con la diferencia que éstos están cargados de electricidad, aunque sin electromagnetismo, lo que los hace buenos conductores eléctricos. Al poseer características específicas que no están relacionadas con los otros tres estados, se le considera el cuarto estado de agregación de la materia.

Ejemplos de materia

Entre los principales ejemplos de materia, pueden destacarse por estado de agregación los siguientes:

 

Estado Sólido: Una roca, la madera, un plato, una barra de acero, un libro, un bloque, un vaso plástico, una manzana, una botella, un teléfono.

Estado Líquido: El agua, el petróleo, la lava, el aceite, la sangre, el mar, la lluvia, la savia, los jugos gástricos.

Estado Gaseoso: El oxígeno, el gas natural, el metano, el butano, el hidrógeno, el nitrógeno, los gases invernaderos, el humo, el vapor de agua, monóxido de carbono.

Estado Plasmático: El fuego, las auroras boreales, el Sol y otras estrellas, los vientos solares, la ionósfera, las descargas eléctricas de uso o utilización industrial, la materia entre los planetas, las estrellas y galaxias, las tormentas eléctricas, el neón en forma de plasma de las lámparas de neón, los monitores de pantalla de plasma de los televisores o de otro tipo.

¿Qué es el método científico? Estos son sus cinco pasos

El método científico es un conjunto de pasos ordenados que se emplean para adquirir nuevos conocimientos. Para poder ser calificado como científico debe basarse en el empirismo, en la medición y, además, debe estar sujeto a la razón.

El método científico

 El método científico es una herramienta que usan los científicos para formular leyes o teorías sobre el funcionamiento de algún fenómeno natural. El método científico comprende los siguientes pasos:

 

1- Observación:

Es el inicio de una investigación. Observar no es solo “mirar”, sino examinar el entorno o un fenómeno; para esto utilizamos todos nuestros sentidos y los aparatos de observación o de medición. La observación debe repetirse una y otra vez para recoger datos precisos.

 

2- Planteamiento del problema:

Una buena observación nos permite obtener información y formularnos preguntas relacionadas con la investigación.

Planteamos el problema como una pregunta, en forma muy clara y precisa.

 

3- Formulación de la hipótesis

Se deben dar respuestas posibles al problema planteado. Estas probables respuestas se denominan hipótesis.

Las hipótesis deben ser verificadas mediante la experimentación, al punto que algunas pueden ser aceptadas y otras, rechazadas.

 

4. Diseño de experimentos

Con el fin de confirmar o rechazar la hipótesis, debemos diseñar experimentos; para ello, tenemos que tener en cuenta los pasos que vamos a seguir, los materiales necesarios, los factores que intervienen y el tiempo aproximado del experimento.

La experimentación nos permitirá observar, medir, registrar resultados y compararlos. Es muy importante que el experimento pueda ser repetido por otras personas y obtener los mismos resultados.

 

5. Registro y análisis de datos

Durante la experimentación es muy importante observar y anotar todo lo que ocurre. Los resultados se deben organizar en cuadros, gráficos, etc., para visualizar y analizar mejor las variables.

 

6. Conclusiones

Una vez que se han analizado los resultados, se elabora la conclusión de la investigación. Pueden suceder los siguientes hechos:

 

- Los resultados confirman la validez de nuestra hipótesis. Entonces, se podrán formular leyes o teorías.

- Los resultados rechazan la hipótesis. Entonces, debemos revisar el experimento, diseñar otro y formular hipótesis nuevas.

Ejemplo

 Paso 1: Hágase una pregunta

Para el primer paso, formúlese una pregunta; en lo posible ¡una que pueda responderse! Las buenas preguntas empiezan con palabras de pregunta: Cómo, qué, cuándo, quién, cuál, por qué o dónde. Por ejemplo, ¿qué taza tiene mayor capacidad? ¿Cuál de estos cuatro objetos crees que flotará en el agua?

 

Paso 2: Investigue el tema

Investigar el tema puede incluir una conversación entre varias personas acerca de lo que  se preguntarán. Quizás usted tenga un libro o haya visto un programa sobre el tema. El objetivo de esta etapa es incentivar al científico en la tarea del pensamiento.

 

Paso 3: Elabore una hipótesis

Una hipótesis no es más que una buena conjetura que intenta responder la pregunta del paso 1. Pregunte: "¿Qué taza crees que tiene más capacidad, la azul o la roja? ¿Crees que el clavo flotará o se hundirá? ¿Crees que el bote de papel aluminio flotará o se hundirá?".

 

Paso 4: Prueben su hipótesis haciendo un experimento

¡Esta es la parte que ha estado esperando! sea un observador atento de todo lo que sucede. Hable de los pasos del experimento. "Primero, llenamos nuestra jarra con agua. Luego, vertemos lentamente el agua en la taza".

 

Paso 5: Analice los datos y saquen una conclusión

Esta etapa se trata de los resultados. ¿Qué sucedió durante el experimento? Pregúntese: "¿El papel de aluminio flotó o se hundió?" "¿Qué taza tenía mayor capacidad?" En esta etapa, se debe responder la pregunta elaborada en el paso 1.

 

Paso 6: Compartan los resultados

Hable con sus hermanos y otras personas que lo cuidan sobre el experimento. Haga que comente los pasos usados para realizar el experimento y lo que ha aprendido.

 

Los experimentos de ciencias pueden ser rápidos y divertidos para hacer en casa. Si comparten el proceso científico, debemos comenzará a pensar y a planear como hacen los científicos.