Fundamentos de Química y Física: Conceptos Esenciales de la Materia
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Conceptos Fundamentales de la Materia
La química y la física se construyen sobre una base de definiciones esenciales que nos permiten comprender el universo que nos rodea. A continuación, exploraremos los pilares de estas ciencias, desde las propiedades básicas de la materia hasta la intrincada estructura atómica.
Propiedades y Características de la Materia
- Materia
- Es todo aquello que ocupa un volumen y tiene masa.
- Masa
- Característica de los cuerpos que indica cuánta materia contienen.
- Volumen
- Espacio que ocupa un cuerpo.
- Densidad
- Concentración de la masa en el volumen que ocupa. Se expresa con las fórmulas: d = m/v, m = d·v, v = m/d.
Cambios de Estado y Propiedades Térmicas
- Punto de Fusión
- Temperatura a la que un sólido se transforma en líquido.
- Punto de Ebullición
- Temperatura a la cual una sustancia pasa de estado líquido a gaseoso.
- Evaporación
- Proceso en el que un líquido se vaporiza solamente por su superficie.
- Ebullición
- Proceso en el que un líquido se vaporiza por todo su volumen.
- Dilatación
- Fenómeno en el que, al aplicar calor a una sustancia, esta aumenta su volumen.
- Contracción
- Fenómeno en el que, al enfriar una sustancia, esta disminuye su volumen.
Clasificación de la Materia: Sustancias y Mezclas
- Sustancia Pura
- Material formado por una única sustancia.
- Mezcla
- Material que contiene dos o más sustancias.
- Disolución
- Mezcla homogénea en la que un cuerpo o una sustancia se disuelve en un líquido.
- Disolvente
- Componente mayoritario de una disolución.
- Soluto
- Componente en menor cantidad en una disolución.
Modelos Atómicos y Estructura del Átomo
- Teoría de Dalton
- La materia está formada por pequeñas partículas separadas e indivisibles llamadas átomos (representados como esferas).
- Modelo de Thomson
- El átomo es una esfera maciza de materia cargada positivamente en cuyo interior están incrustados los electrones (conocido como "pudín de pasas", con electrones negativos y una masa positiva).
- Modelo de Rutherford
- El átomo está formado por un núcleo central, donde se encuentran los protones y neutrones, y una corteza exterior, donde se hallan los electrones (conocido como "modelo planetario").
Partículas Subatómicas y Características Atómicas
- Electrón (e-): Partícula con masa muy pequeña y carga negativa.
- Protón (p+): Partícula con masa aproximadamente 1000 veces mayor que la del electrón y carga positiva.
- Neutrón (n): Partícula con masa similar a la del protón y sin carga eléctrica.
- Número Atómico (Z): Representa el número de protones (y, en un átomo neutro, de electrones) que tiene un átomo. Se ubica en la parte inferior izquierda del símbolo del elemento.
- Número Másico (A): Es la suma de protones y neutrones en el núcleo de un átomo. Se ubica en la parte superior izquierda del símbolo del elemento.
Iones e Isótopos
- Iones
- Átomos que han ganado o perdido electrones, adquiriendo una carga eléctrica neta.
- Aniones
- Átomos que ganan electrones, resultando en una carga negativa.
- Cationes
- Átomos que pierden electrones, resultando en una carga positiva.
- Isótopos
- Átomos del mismo elemento que tienen el mismo número atómico (mismo número de protones) pero diferente número másico (diferente número de neutrones).
Elementos, Compuestos y Masas
- Elementos
- Sustancias puras formadas por un solo tipo de átomos.
- Compuestos Binarios
- Sustancias formadas por átomos de dos elementos diferentes (por ejemplo, un metal y un no metal, o dos no metales).
- Masa Atómica
- Masa promedio de uno de los átomos de un elemento, expresada en unidades de masa atómica (uma).
- Masa Molecular
- Suma de todas las masas atómicas de los átomos que componen una fórmula química.