Conceptos Fundamentales de Física y Química: Desde el Átomo hasta el Sistema Solar

Estados de la Materia y la Teoría Cinética

La Teoría Cinética describe cómo las partículas se comportan en los diferentes estados de la materia:

• Estado Gaseoso: Las fuerzas entre las partículas son tan débiles que estas se mueven con total libertad y de forma desordenada.
• Estado Sólido: Las partículas están fuertemente unidas, formando una estructura rígida. Solo poseen un pequeño movimiento de vibración.
• Estado Líquido: Las partículas forman pequeños grupos que pueden deslizarse unos sobre otros. La vibración de las partículas es mayor que en los sólidos.

Modelos Atómicos y Descubrimientos Clave

John Dalton y la Teoría Atómica (1808)

John Dalton, un científico inglés, publicó su propia teoría en 1808. En ella, postuló que los átomos de diferentes elementos poseen características distintas y se combinan entre sí. Afirmó que los átomos no pueden crearse ni destruirse, solo se reorganizan para formar nuevas sustancias. Además, estableció que la materia no es continua, sino que está compuesta por átomos, y que los átomos de diferentes elementos se combinan para formar compuestos químicos en proporciones fijas.

J.J. Thomson y el Descubrimiento del Electrón

J.J. Thomson, un científico británico, descubrió la primera partícula subatómica: el electrón, con carga negativa. Por este experimento, ganó un Premio Nobel.

Ernest Rutherford y la Estructura Atómica

Rutherford ganó el Premio Nobel por su investigación sobre la estructura atómica. Postuló que el átomo se dividía en dos partes principales: el núcleo y la corteza. Fue el descubridor del protón, una partícula del átomo con carga positiva y una masa mayor que la del electrón.

Niels Bohr y los Niveles de Energía

Bohr dedujo que los átomos se comportan de manera distinta a las partículas eléctricas macroscópicas. Según su modelo, el átomo está formado por un núcleo compuesto por protones y neutrones, y una corteza formada por electrones que giran en diferentes órbitas, creando capas alrededor del núcleo. En este modelo, aunque los electrones giren, no irradian energía. Cada órbita del electrón tendría una energía cuantificada, dependiendo de su cercanía al núcleo.

Erwin Schrödinger y los Orbitales Atómicos

Schrödinger afirmó que, en lugar de encontrar los electrones en niveles de energía a distancias fijas del núcleo, existe más de un 90% de probabilidad de encontrarlos en lo que denominó orbitales atómicos.

Reacciones Químicas y Leyes Fundamentales

Teoría de las Colisiones

La Teoría de las Colisiones postula que las reacciones químicas se producen cuando las moléculas de los reactivos chocan entre sí con suficiente energía. En este proceso, los enlaces se rompen y los átomos liberados se reorganizan para formar nuevas moléculas.

Ley de Conservación de la Masa (Lavoisier)

Según la Ley de Conservación de la Masa (Ley de Lavoisier), en una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. En consecuencia, la masa total permanece constante: la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.

Leyes de la Física: Segunda Ley de Newton

Segunda Ley de Newton

La Segunda Ley de Newton define la relación exacta entre fuerza y aceleración, expresada matemáticamente como F = m * a.

El Sistema Solar: Planetas y Cuerpos Celestes

Planetas Interiores

• Mercurio: No tiene satélites ni atmósfera. Sus temperaturas oscilan entre 425 °C y -170 °C.
• Venus: No tiene satélites. Su atmósfera está compuesta principalmente por dióxido de carbono y su temperatura es de 480 °C.
• Tierra: Posee un satélite, la Luna. Su atmósfera está compuesta por nitrógeno y oxígeno. La temperatura superficial es suave, entre -50 °C y 50 °C. Es el único planeta del sistema solar habitado.
• Marte: Tiene dos satélites, Deimos y Fobos. Su atmósfera es muy escasa, compuesta por dióxido de carbono. La temperatura superficial es de -50 °C.

Planetas Exteriores

• Júpiter: Tiene más de 70 satélites. Galileo descubrió en 1610 los cuatro más grandes: Ío, Calisto, Ganímedes y Europa.
• Saturno: Está rodeado de un sistema de anillos formados por hielo, polvo y roca. Tiene más de 60 satélites, siendo el mayor Titán.
• Urano: Tiene más de 27 satélites conocidos y también posee anillos. Su eje de rotación está casi en el mismo plano que su órbita, es decir, como si orbitara 'tumbado' alrededor del Sol.
• Neptuno: Tiene más de 14 satélites y un sistema tenue de anillos. Es el planeta más alejado del Sol y su año dura 165 años terrestres.

Planetas Enanos

• Ceres: Es el planeta enano más cercano al Sol. Su órbita está entre Marte y Júpiter.
• Plutón: Se consideró un planeta hasta 2006.
• Eris: Su órbita está más alejada del Sol que la de Plutón.