1.17 Materia y energía

Todas las cosas de este mundo están hechas de materia. La podemos encontrar en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Pero ¿qué es la materia?, ¿de qué está formada? Las unidades que constituyen la materia se denominan átomos. Cuando los átomos se unen forman una molécula. Existen en total 109 átomos o elementos químicos diferentes.

La materia en nuestro planeta

La materia es todo aquello que tiene masa e inercia y ocupa un lugar en el espacio. Todas las cosas están hechas de materia, las sólidas (como la piedra o el hierro), las líquidas (como el aceite o el mar) y las gaseosas (como el aire que respiramos).

Cada estado de la materia tiene particularidades diferentes:

	Sólidos			Tienen volumen y forma definidos.
				Sus partículas están ordenadas y muy próximas entre sí.
				Forman una estructura firme.
	Líquidos			Tienen un volumen fijo, pero varían su forma según su recipiente.
				Sus partículas están en contacto, aunque pueden cambiar de posición.
				Sus partículas se pueden mover con libertad.
	Gaseosos			No tienen volumen fijo.
				Sus partículas están muy separadas.
				Se mueven con gran facilidad y llenan todo el espacio en el que se encuentran.

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La materia tiene las siguientes propiedades:

•       Forma: depende del estado en que se encuentre la materia.

•       Masa: es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Se mide en kilogramos, aunque también se emplean sus múltiplos o submúltiplos.

•       Volumen: es el espacio que ocupa la materia. Se mide en metros cúbicos, pero también se emplean sus múltiplos o submúltiplos.

•       Densidad: relaciona la cantidad de masa de la materia y el volumen que ocupa. Así, un metal y un trozo de corcho del mismo tamaño tienen el mismo volumen, pero su masa es diferente. La densidad se mide en unidades de masa respecto a unidades de volumen.

La materia cambia

La materia puede presentar más de un estado, en el caso del agua, los tres. Así, es líquida cuando se encuentra a temperaturas entre 0 y 100ºC, sólida, en forma de hielo, cuando se encuentra por debajo de los 0ºC, o gaseosa, en forma de vapor, cuando alcanza más de 100ºC.

El calor produce cambios de estado en la materia, que se denominan progresivos (cuando absorben calor) y regresivos (cuando desprenden calor). Los cambios que pueden darse son los siguientes:

•       Sólido a líquido: fusión.

•       Sólido a gas: sublimación.

•       Líquido a gas: vaporización.

•       Líquido a sólido: solidificación.

•       Gas a líquido: condensación o licuación.

•       Gas a sólido: sublimación inversa.

Por otra parte, dentro de la materia existen sustancias que son mezclas de más de un componente. Estas mezclas pueden ser homogéneas (disoluciones) como la leche, el agua del río o la mayonesa. Sus componentes no se pueden distinguir, y presentan composición y propiedades uniformes en todas sus partes. Pueden ser también heterogéneas como el cemento, el agua con aceite o la tierra con agua. Sus componentes se aprecian a simple vista o con ayuda de un microscopio, y las propiedades pueden variar en diferentes partes de la mezcla.

A pesar de lo que parece, los componentes de las mezclas no pierden sus propiedades (debido a que su combinación es aparente), pudiendo separarse por métodos físicos sencillos.

Los átomos y los elementos

La materia está compuesta por pequeñas partículas denominadas átomos. Los átomos no son esferas indivisibles e inmutables, sino que están formados por otras partículas más diminutas que se llaman partículas subatómicas. Las más importantes son protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones se ubican en el núcleo del átomo, mientras que los electrones se sitúan en la corteza del núcleo y giran a gran velocidad en los orbitales.

Cuando se unen dos o más átomos se forma una molécula. Si las sustancias están formadas por átomos de dos o más elementos diferentes en proporciones definidas, se conocen como compuestos químicos. En cambio, si los átomos de una molécula son iguales se habla de elemento químico.

Todo lo que existe en la Tierra está formado por la combinación de uno o varios de los 109 elementos que existen, desde el agua o los seres vivos hasta cualquier mineral o vegetal, y están clasificados en la llamada tabla periódica de los elementos. En esta tabla los elementos se presentan en orden creciente de masa atómica, y se distribuyen en columnas o grupos y en filas o períodos.

Cada elemento se representa por medio de un símbolo, que casi siempre es la inicial o iniciales de su nombre. Por ejemplo, O para el oxígeno o N para el nitrógeno. Otros, en cambio, llevan las letras de su nombre, pero en latín, como la plata (Ag).

Los compuestos

Los compuestos son dos o más tipos de elementos diferentes unidos entre sí mediante enlaces químicos. Toda la materia está formada por sustancias compuestas (formadas por diferentes átomos) y sustancias simples (formadas por átomos iguales). Por ejemplo, el agua es un compuesto de dos elementos que son el hidrógeno (H) y el oxígeno (O), en una proporción fija del 11% de hidrógeno y 89% de oxígeno.

Propiedades de la materia 

Para identificar las sustancias y determinar para qué pueden servir, hay que definir las propiedades de la materia que hacen que una sustancia y otra sean diferentes.

En la siguiente tabla se describen algunas de estas propiedades.

Maleabilidad y ductilidad	La materia es dúctil cuando se puede estirar en hilos o alambres.
	La materia es maleable cuando se puede extender en planchas o láminas. Se puede moldear.
Viscosidad	Una sustancia viscosa es aquella que fluye o se desliza con dificultad. Por ejemplo, la miel es muy viscosa y en cambio el agua no.
Densidad	Aunque dos objetos tengan el mismo tamaño no tienen por qué tener la misma masa y por eso no pesarán lo mismo. El que sea más denso pesará más porque tiene más cantidad de materia en el mismo volumen. Un trozo de hierro y otro de esponja del mismo tamaño no pesan lo mismo porque tienen diferente densidad.
Elasticidad	La materia que es elástica puede deformarse y volver de nuevo a su estado original cuando cesa la fuerza que provocó la deformación. El chicle, por ejemplo, es un material muy elástico.
Conductividad	La conductividad es la propiedad de conducir el calor o la electricidad. Los metales son muy buenos conductores de la electricidad, la madera no.

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