jueves, 28 de mayo de 2009

Como es la materia?

La materia es un concepto que se utiliza en la ciencia para hacer alusión a la sustancia que compone a los objetos físicos, aquello del lo que está "hecho" el universo observable. Lamentablemente para la ciencia, hay muchas definiciones de materia y no existe una gran claridad al respecto.
Uno de los principios modernos sobre la materia, propuesto por Einstein, es que ésta no se destruye, sino que sólo se transforma, o en términos más precisos, "la masa relativística equivalente" se conserva. Lo anterior nos permite comprender la transición producida de la física clásica a la física moderna, ya que anteriormente se pensaba que la materia y la energía eran dos cosas diferentes que se encontraban a la base de todo fenómeno físico. Sin embargo, la física moderna nos permite comprender que la materia se puede transformar en energía y la energía puede convertirse en materia.
Algo fundamental para la comprensión de lo que es la materia es su composición. En este sentido resulta necesario considerar que existen unas partículas elementales que al encontrarse en conjunto forman átomos. Estos últimos, a su vez, se combinan y forman las denominadas moléculas. La forma en que las diferentes moléculas se combinan, así como su distribución y colocación, permite diferenciar los diferentes estados de la materia y sus propiedades.
Al hablar de lo anterior, nos referimos a los estados de sólido, líquido y gaseoso. Los sólidos poseen la particularidad de resistirse a cualquier cambio de forma debido a que las moléculas por las cuales están constituidos poseen una fuerte atracción entre si. Esto no sucede con los gases y los líquidos, los que debido a una menor atracción entre sus moléculas pueden adoptar cualquier forma. Sin embargo, los líquidos poseen una atracción molecular suficiente que les permite resistirse a experimentar cambios en su volumen. Por su parte, los gases, debido a lo dispersas de sus moléculas no suelen ofrecer grandes resistencias a los cambios de volumen y mucho menos a los cambios de forma, pudiendo modificarse según la forma del recipiente que lo contenga.
También hay muchos fenómenos relacionados con la materia que son bastante misteriosos, por decir lo menos, como en el caso de la luz, que posee una doble naturaleza, comportándose a veces como onda y otras como partícula (materia). Otras formas poco conocidas son la materia oscura en el universo, los neutrinos y el gravitón, por dar ejemplos. Temas tan misteriosos y extensos que darán para otros artículos.

Estructura y organizacion de los elemntos quimicos

Un análisis químico de los elementos constituyentes de todos los seres vivos conocidos revelaría que casi todos de ellos están formados cuaporor orororno lo ha sidolitativa y cuantitamente, por los mismos elementos químicos.Si los elementos químicos de los seres vivos están presentes en el planeta la proporción en que se encuentran es diferente, e inculco diferente a la de la corteza terrestre, que es el medio donde se desarrolla.DE todos los elementos que se hallan en la corteza sólo 70 son componentes de los seres vivos y de estos sólo 16 son comunes a todos ellos.Se denomina elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. En la actualidad se han identificado unos 70.Se agrupan en tres categorías:.Bioelementos principales C, H, O, N..Bioelementos secundarios: S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl.Oligoelementos3.- BIOELEMENTOS Y BIOMOLECULAS.Un análisis químico de los elementos que constituyen la materia viva conocidos revelaría que casi todos están formados cualitativa y cuantitativamente por lo mismos elementos.Comparando la proporción en masa de los distintos elementos químicos en la TIERRA, CORTEZA Y SERES VIVOS llegamos a las siguientes conclusiones:-Si bien los elementos químicos que forman los seres vivos están presentes en el planeta la proporción en la que se encuentra es diferente, incluso diferente a la de la corteza que es el medio en el que se desarrolla la vida esto nos indica que los seres vivos han seleccionado aquello elementos que son mas idóneos para su estructura y sus funciones.-De todos los elementos que se encuentra en la corteza solo 70 son componentes de los seres vivos y de ellos solo 16 son comunes a todos los seres vivos esto nos confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos no por azar sino porque esos elementos poseen unas propiedades físico-química que los hacen idóneos en los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos.Los bioelementos o elementos biogénicos son aquellos elementos químicas que forman parte de los seres vivos, en la actualidad se han identificado unos 70. Se pueden clasificar en dos grupos:Bioelementos primarios: Son indispensables para la formación de biomoleculas orgánicas: Glucidos, Lípidos, Proteínas y Ácidos nucleicos. El 95 % del total de la materia viva C,H,O,N,P,S.Bioelementos secundarios: (Resto) se dividen en: -Indispensables: son Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, Si, Cu, Mn, B, F, I.-Variables: son Br, Zn, Ti, V, Pb.Los bioelementos indispensables no pueden faltar en algunos organismos, existe otra clasificación, que esta basada en su importancia y es que divide a los bioelementos en bioelementos plásticos y oligoelementos.Los oligoelementos: Fe, Cu, Mg se denominan de esta forma al conjunto de elementos químicos que están presentes en la materia viva en proporciones inferiores al 0,5%.Se han aislado 60 oligoelementos en los cuales 14 son comunes para todos los seres vivos estos son oligoelementos esenciales y son: Mn, Zn, F, I, B, Fe, Cu, Mg, Si, V, Cr, Co, Se,Mo, Sn.Las razones por las que los bioelementos mayoritarios forman parte prácticamente todas las moléculas son las siguientes:-los seis elementos C, H, O, N, P, S tienen capas electrónicas externas incompletas de este modo pueden formar fácilmente enlaces covalentes compartiendo pares de electrones dando lugar a todas las biomoleculas: estructuras y funciones vitales.-Estos elementos poseen un numero atómico bajo por lo que electrones compartidos en la formación de enlaces originadas son muy estables.-Dado que el O y N son electronegativas muchas biomoleculas son polares y para ello solubles en agua que es el medio que tienen lugar todas las reacciones celulares.Los bioelementos mayoritarios pueden incompararse fácilmente a los seres vivos desde el medio externo CO2, H2O Nitratos, NO3- esto asegura el intercambio constante de materia entre los organismos vivos y su ambienteLos bioelementos se combinan entre si formando moléculas mas o menos complejas que reciben el nombre de biomoleculas o principios inmediatos desde el punto de vista químico. Se clasifica en: inorgánicas y orgánicas.Las biomoleculas inorgánicas pueden encontrarse fuera de los seres vivos, tienen una estructura química sencilla y las orgánicas son exclusivas de los seres vivos.

Diversidad de Materiales

¿Es posible que a pesar de la gran diversidad de materiales existentes en el universo se oculte una estructura de la materia que nos permita explicar de manera unitaria no sólo cómo están hechas las cosas sino también los cambios que ocurren a nuestro alrededor?
Realmente existe una estructura unitaria que nos permite interpretar la estructura de todos los materiales que nos rodean y es la estructura atómica, o sea que las sustancias y materiales están formados por átomos, y los átomos de diferentes sustancias y materiales interactúan entre sí, uniéndose por medio de enlaces químicos para formar nuevos productos.

Cambios en los Materiales

En la naturaleza ocurren infinitos cambios a cada instante. Si nos concentramos en los materiales estos también cambian constantemente. Tomemos como ejemplo una roca a la intemperie en la playa.
Es importante utilizar ejemplos de la cotidianidad del estudiante por lo tanto, en este caso, podemos referirnos a una piedra del patio.
Desarrollo
La piedra durante el día se calienta y durante la noche se enfría. Al calentarse, se dilata (aumenta su volumen) de manera imperceptible. Al enfriase se contrae. Aunque la piedra sufre estos cambios, sigue siendo la misma piedra. En el ciclo del agua veíamos que el agua pasa de estado líquido a gaseoso o viceversa y continúa siendo agua. Continúa teniendo la misma composición química.
Los cambios de un material en los que su composición química permanece invariable se denominan cambios físicos.
¿Qué tipo de cambio se produce cuando añadimos azúcar al agua y lo agitamos bien?
Antes de responder, analicemos la situación:
Agua + Azúcar = Agua azucarada.
Si aplicamos calor al agua hasta que se evapore veremos que queda el azúcar.
Es decir, obtuvimos los materiales originales: Agua(g) + Azúcar.
Cuando mezclamos dos materiales y los podemos separar por procedimientos físicos, entonces el cambio ocurrido es un cambio físico.
Otro ejemplo si mezclamos grava y arena podemos separarlas utilizando un tamiz que impida el paso de la grava.
Propón a tus alumnos que mezclen distintos materiales y que luego intenten separarlos. Agua y aceite; arena y limaduras de hierro; sal y arena. Sugiere que planifiquen el procedimiento a seguir en cada caso y que predigan si su procedimiento será efectivo y que luego traten de explicar por qué lo fue o no.

Las mezclas no son cambios fisicos.

Cambios físicos
Cuando los materiales cambian de forma, se recortan, se estiran, se rayan... ocurre un cambio físico. El agua cuando cambia de estado, es decir, al congelarse se transforma en hielo, pero sigue siendo agua.
El cobre al calentarse se vuelve líquido pero sigue siendo cobre. En general, las disoluciones y mezclas son cambios físicos. Cuando hacemos una ensalada, hacemos una mezcla, se combinan varios vegetales, pero cada uno de ellos conserva sus características.
Al disolver una sustancia en otra, ocurre un cambio físico, ya que las sustancias no se transforman en otras distintas. Por ejemplo, cuando hacemos una sopa, pareciera que la sal desaparece, pero sigue estando allí, porque al probar el caldo, la sentimos. Si queremos recuperarla, se hierve la sopa hasta que se evapore todo el líquido y la vemos en el fondo de la olla. Cuando se le echa azúcar al café, deja de verse, pero el café sabe dulce, el azúcar sigue allí pero disuelta, en partículas tan pequeñas que no puede verse.Finalmente se puede concluir que al disolver una sustancia en otra, ocurre un cambio físico, ya que las sustancias no se transforman en otras, porque conservan sus características.

La materia y los materiales.