Concepto
En
Química se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte del
universo observable, tiene
energía asociada, es capaz de interaccionar con los aparatos de medida, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la física.
Clásicamente se consideraba que la materia tenía tres propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el
espacio y que tiene
masa y duración en el tiempo.
En el contexto de la
física moderna se entiende por materia cualquier
campo,
entidad, o discontinuidad traducible a
fenómeno perceptible que se propaga a través del
espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la
luz y a la que se pueda asociar
energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen
masa.
Materia másica
La materia másica se organiza jerárquicamente en varios niveles y subniveles. La materia másica puede ser estudiada desde los puntos de vista
macroscópico y
microscópico. Una parte de la materia másica específicamente la que compone los astros subenfriados y las estrellas está constituida por
moléculas,
átomos, e
iones. Cuando las condiciones de temperatura lo permite la materia se encuentra condensanda
Nivel microscópico
El nivel microscópico de la materia másica puede entenderse como un agregado de moléculas. Éstas a su vez son agrupaciones de átomos que forman parte del nivel microscópico. A su vez existen niveles microscópicos que permiten descomponer los átomos en constituyentes aún más elementales, que sería el siguiente nivel son:
Electrones: partículas
leptónicas con
carga eléctrica negativa.
Protones: partículas
bariónicas con carga eléctrica positiva.
Neutrones: partículas
bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento magnético).
A partir de aquí hay todo un conjunto de
partículas subatómicas que acaban finalmente en los constituyentes últimos de la materia. Así por ejemplo virtualmente los bariones del núcleo (protones y neutrones) se mantienen unidos gracias a un campo escalar formado por
piones (bosones de espín cero). E igualmente los protones y neutrones, sabemos que no son partículas elementales, sino que tienen constituyentes de menor nivel que llamamos
quarks (que a su vez se mantienen unidos mediante el intercambio de
gluones virtuales).
Nivel macroscópico
Macroscópicamente, la materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la materia se encuentra formada por
moléculas y éstas se encuentran animadas de
movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y
velocidad cuando chocan o bajo el influjo de otras interacciones físicas. Debido a este movimiento presentan
energía cinética que tiende a separarlas, pero también tienen una
energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado físico de una
sustancia puede ser:
Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial.
Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales.
Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial.
Plasma: si la energía cinética es tal que los electrones tienen una energía total positiva.
La manera más adecuada de definir materia másica es describiendo sus cualidades:
Presenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en un espacio-tiempo determinado.
Presenta inercia: la inercia se define como la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento.
La materia es la causa de la gravedad o gravitación, que consiste en la atracción que actúa siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes distancias.
Materia no másica
Una gran parte de la energía del universo corresponde a formas de materia formada por partículas o campos que no presentan masa, como la luz y la radiación electromagnética, las dos formada por
fotones sin masa.
Otro tipo de partículas de las que no sabemos con seguridad si es másica son los
neutrinos que inundan todo el universo y son responsables de una parte importante de toda la energía del universo. Junto con estas partículas no másicas, se postula la existencia de otras partículas como el
gravitón, el
fotino y el
gravitino, que serían todas ellas partículas sin masa aunque contribuyen a la energía total del universo.
Distribución de materia en el universo
Según los
módelos físicos actuales, sólo aproximadamente el 5% de nuestro universo está formado por materia másica ordinaria. Se supone que una parte importante de esta masa sería
materia bariónica formada por bariones y electrones, que sólo supondrían al rededor de 1/1850 de la masa de la materia bariónica. El resto de nuestro universo se compondría de
materia oscura (23%) y
energía oscura (72%).
A pesar que la materia barónica representa un porcentaje tan pequeño, la mitad de ella todavía no se ha encontrado. Todas las estrellas, galaxias y gas observable forman menos de la mitad de los bariones que debería haber. La hipótesis principal sobre el resto de materia barionica no encontrada es que, como consecuencia del proceso de formación de estructuras posterior al
big bang, está distribuida en filamentos gaseosos de baja densidad que forman una red por todo el universo y en cuyos nodos se encuentran los diversos cúmulos de galaxias. Recientemente(mayo 2008) el telescopio
XMM-Newton de la
agencia espacial europea ha encontrado pruebas de la existencia de dicha red de filamentos.
[1]Propiedades de la materia ordinaria
Propiedades generales
Las presentan los sistemas materiales básicos sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de la
masa, el
peso,
volumen. Otras, las que no dependen de la cantidad de materia sino de la sustancia de que se trate, se llaman intensivas. El ejemplo paradigmático de magnitud intensiva de la materia másica es la
densidad.
Propiedades extensivas o generales
Son las cualidades que nos permiten reconocer a la materia, como la
extensión, o la
inercia. Son aditivas debido a que dependen de la cantidad de la muestra tomada. Para medirlas definimos magnitudes, como la masa, para medir la inercia, y el volumen, para medir la extensión (no es realmente una propiedad aditiva exacta de la materia en general, sino para cada sustancia en particular, porque si mezclamos por ejemplo 50 ml de agua con 50 ml de etanol obtenemos un volumen de disolución de 96 ml). Hay otras propiedades generales como la
interacción, que se mide mediante la fuerza. Todo sistema material interacciona con otros en forma gravitatoria, electromagnética o nuclear. También es una propiedad general de la materia su estructura corpuscular, lo que justifica que la cantidad se mida para ciertos usos en moles.
Propiedades intensivas o especificas
Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa no son aditivas y, por lo general, resultan de la composición de dos propiedades extensivas. El ejemplo perfecto lo proporciona la
densidad, que relaciona la masa con el volumen. Es el caso también del punto de fusión, el punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el índice de refracción, el
módulo de Young, etc.
Propiedades químicas
Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando reaccionan, es decir, cuando se rompen y/o se forman enlaces químicos entre los átomos, formándose con la misma materia sustancias nuevas distintas de las originales. Las propiedades químicas se manifiestan en los procesos químicos (
reacciones químicas), mientras que las propiedades propiamente llamadas propiedades físicas, se manifiestan en los procesos físicos, como el
cambio de estado, la invaginacion, el desplazamiento, etc.
Ejemplos de propiedades químicas:
Corrosividad de
ácidosPoder calorífico o
energía calóricaAcidezReactividadhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/index.html
