ESTRUCTURA DE LA MATERIA

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

La materia consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar el átomo. Hay unas 90 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos.

Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico. Hay además 23 elementos hechos por el hombre que no ocurren en la naturaleza, por lo que al final son unos 113 elementos conocidos hasta la fecha. Estos elementos no pueden cambiarse por procesos químicos. Ellos solo pueden ser cambiados por reacción nuclear o atómica, sin embargo pueden ser combinados para producir el incontable número de compuestos con los que tropezamos día a día. (Tomás Bruzos, s.f.)

La materia está integrada por átomos, partículas diminutas que, a su vez, se componen de otras aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas, las cuales  se agrupan para constituir los diferentes objetos. Un átomo es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia y puede entrar en combinación.  Está constituido por un núcleo, en el cual se hallan los protones y neutrones y una corteza, donde se encuentran los electrones.  Cuando el número de protones del núcleo es igual al de electrones de la corteza, el átomo se encuentra en estado eléctricamente neutro. Se denomina número atómico al número de protones que existen en el núcleo del átomo de un elemento.  Si un átomo pierde o gana uno o más electrones adquieren carga positiva o negativa, convirtiéndose en un ion. Los iones se denominan cationes si tienen carga positiva y aniones si tienen carga negativa.

La mayoría de los científicos cree que toda la materia contenida en el Universo se creó en una explosión denominada Big Bang , que desprendió una enorme cantidad de calor y de energía.  Al cabo de unos pocos segundos, algunos de los haces de energía se transformaron en partículas diminutas que, a su vez, se convirtieron en los átomos que integran el Universo en que vivimos. En la naturaleza los átomos se combinan formando las moléculas. Una molécula es una agrupación de dos o más átomos unidos mediante enlaces químicos.  La molécula es la mínima cantidad de una sustancia que puede existir en estado libre conservando todas sus propiedades químicas.

Todas las sustancias  están formadas por moléculas. Una molécula puede estar formada por un átomo (monoatómica), por dos átomos (diatómica), por tres átomos (triatómica) o más átomos (poliatómica). Las moléculas de los cuerpos simples están formadas por uno o más átomos idénticos (es decir, de la misma clase). Las moléculas de los compuestos químicos están formadas al menos por dos átomos de distinta clase (o sea, de distintos elementos). (Profesor en Línea., 2015)

Elementos

Las sustancias que conforman la materia se pueden clasificar en elementos, compuestos y mezclas. Los elementos son sustancias que están constituidas por átomos iguales, o sea de la misma naturaleza. Por ejemplo: hierro, oro, plata, calcio, etc. Los compuestos están constituidos por átomos diferentes.

El agua y el hidrógeno son ejemplos de sustancias puras. El agua es un compuesto mientras que el hidrógeno es un elemento. El agua está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno y el hidrógeno únicamente por dos átomos de hidrógeno.

Si se somete el agua a cambios de estado, su composición no varía porque es una sustancia pura, pero si se somete a cambios químicos el agua se puede descomponer en átomos de hidrógeno y de oxígeno. Con el hidrógeno no se puede hacer lo mismo. Si se somete al calor, la molécula seguirá estando constituida por átomos de hidrógeno. Si se intenta separarla por medios químicos siempre se obtendrá hidrógeno.

En la naturaleza existen más de cien elementos químicos conocidos y más de un millón de compuestos. (Profesor en Línea., 2015)

Átomo

Un átomo es la unidad más pequeña de materia que conserva todas las propiedades químicas de un elemento. Está compuesto de dos regiones.

- La primera es el pequeño núcleo atómico, que se encuentra en el centro del átomo y contiene partículas cargadas positivamente llamadas protones, y partículas neutras, sin carga, llamadas neutrones.

-La segunda, que es mucho más grande, es una "nube" de electrones, partículas de carga negativa que orbitan alrededor del núcleo (Profesor en Línea., 2015)

Moléculas

Una molécula es un agregado de, por lo menos, dos átomos en una colocación definitiva que se mantienen unidos a través de fuerzas químicas (también llamadas enlaces químicos). Una molécula puede contener átomos del mismo elemento o átomos de dos o más elementos, siempre en una proporción fija. Así, una molécula no siempre es un compuesto, el cual, por definición, está formado por dos o más elementos. (TP - Laboratorio Químico, s.f.)

 El Neutrón

Son partículas eléctricamente neutras, de masa 1.838,4 veces mayor que la del electrón y 1,00014 veces la del protón; juntamente con los protones, los neutrones son los constitutivos fundamentales del núcleo atómico y se les considera como dos formas de una misma partícula: el nucleón.

El neutrón es una partícula sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba. Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 15 minutos (885.7 ± 0.8 s), cada neutrón se descompone en un electrón, un antineutrino y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.  El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos. (EcuRed contributors, 2016)

Protón

Son partículas subatómicas con una carga eléctrica elemental positiva y una masa 1.836 veces superior a la de un Electrón. Es una de las partículas subatómicas más importantes. Los protones se combinan con los electrones y (generalmente) con los neutrones para formar Átomos. Los protones son prácticamente del mismo tamaño que los neutrones, y ambos son mucho más grandes que los electrones. , pero las masas de los protones y neutrones se diferencian menos de uno por ciento. Un protón tiene una masa de 1.6726 x 10-24gramos.

Están clasificados como bariones y se componen de dos quarks arriba y un quark abajo, los cuales también están unidos por la fuerza nuclear fuerte mediada por gluones. Los protones, a su vez, se componen de partículas elementales llamadas quarks. (EcuRed contributors, 2018)

 Electrón

El electrón comúnmente representado como e− es una partícula subatómica de tipo fermiónico. En un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones. (chemistiacaly’s weblog, 2008)

Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera corriente eléctrica en la mayoría de los metales. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos. Un electrón es una partícula elemental estable cargada negativamente que constituye uno de los componentes fundamentales del átomo.

Por este motivo también se la puede definir como una partícula subatómica. Forma parte del grupo de los leptones. Los electrones pueden aparecer en estado libre o atado al núcleo de un átomo. Existen electrones en los átomos en capas esféricas de diversos radios. Estas capas esféricas representan los niveles de energía. Cuanto más grande sea el caparazón esférico, mayor será la energía contenida en el electrón. (energia-nuclear.net , 2016)

Positrón o Electrón positivo

Electrón con carga positiva. La interacción con el electrón puede resultar en la aniquilación de ambos, con lo que se produce un par de fotones cuya energía equivale a la masa del par electrón-positrón. Esta propiedad define al positrón como la antipartícula asociada al electrón.

El antielectrón es tan estable como el electrón, de hecho es idéntico al electrón en todos sus aspectos, excepto en su carga eléctrica. Su existencia puede ser indefinida. Aunque el promedio de vida es de una millonésima de segundo, hasta que se encuentra con un electrón, durante un momento relampagueante quedaran asociados el electrón y el positrón; ambas partículas giraran en torno a un centro de fuerza común.

Pero la existencia de este sistema, como máximo, durará una diezmillonésima de segundo ya que se combinan el positrón y el electrón. Cuando se combinan las dos partículas opuestas, se produce una neutralización mutua y literalmente desaparecen, no dejan ni rastro de materia (aniquilamiento mutuo). Pero como se sabe la materia al igual que la energía no puede desaparecer, como resultado de esto queda la energía en forma de radiación gamma. De tal forma como había sugerido el genio Albert Einstein: la materia puede convertirse en energía, y viceversa. (EcuRed contributors, 2013)


Véase también en:

http://www.sabelotodo.org/materia/materia.html
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Materia1.htm
https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/las-propiedades-de-la-materia/que-es-una-molecula.html
https://www.ecured.cu/Neutr%C3%B3n
https://www.ecured.cu/Neutr%C3%B3n
https://chemistiacaly.wordpress.com/2008/05/10/caracteristicas-de-las-particulas-subatomicas/
https://www.ecured.cu/index.php?title=Positr%C3%B3n&oldid=1994897