LA MATERIA

La materia



1. Introducción


Las sustancias que conocemos son muy variadas; algunas sin forma como el aire, otras duras como el acero, viscosas como el petróleo, etc.

Para identificar una sustancia se estudian sus propiedades físicas (color, olor, brillo,...) y sus propiedades químicas (más ocultas, que se nos descubren cuando se transforma en otra sencilla).

La materia se nos presenta en forma homogénea o heterogénea, según mantenga o no en todos sus puntos las propiedades específicas (punto de fusión, densidad, color,...), respectivamente.

Dentro de la materia homogénea, hay sustancias cuyas propiedades no cambian (sustancias puras); y otras en que las propiedades varían según sea su concentración (las disoluciones).

Dentro de las sustancias puras tenemos: compuestos (según se puedan descomponer en sustancias más simples) y sustancias puras simples o elementos químicos (si no se pueden descomponer).

Además la materia es discontinua, está formada por porciones, cada una de las cuales posee las propiedades de es material. Cuando esas porciones o partículas ya no pueden dividirse en otras más pequeñas, a esa partícula se le llama átomo.



2. Estructura del átomo

 Partículas elementales


Como vimos en el tema 5, los átomos están constituidos fundamentalmente por tres tipos de partículas: electrones, protones y neutrones.


El electrón (e) es un partícula elemental cargada de electricidad negativa; su carga eléctrica es –1,67 ·10-19 C y su masa 9,108·10-31 Kg.


El protón (p) es un partícula elemental cargada de electricidad positiva; su carga eléctrica es igual al del electrón pero de signo positivo, es decir, 1,67 ·10-19 C y su masa 1,6724 ·10-27 Kg, es decir, unas 1.840 veces mayor que la masa del electrón.


El neutrón (n) es un partícula elemental carente de carga eléctrica; su masa 1,675 ·10-27 Kg, prácticamente igual que la masa del protón.





En el átomo se distinguen:


Los protones y los neutrones ocupan un espacio reducido en el centro del átomo constituyendo el núcleo del mismo.


Los electrones se mueven en la corteza, que es la región que rodea al núcleo y que delimita el exterior del átomo.


Desde el punto de vista eléctrico nos encontramos que el núcleo presenta carga positiva y la corteza carga negativa. Ambas cargas son iguales en valor absoluto, por lo que el átomo es neutro.


Nº de protones = Nº de electrone


Desde el punto de vista másico, en el núcleo reside prácticamente la totalidad de la masa del átomo, ya que la masa de los electrones es despreciable frente a la masa de los protones y de los neutrones.
 Número atómico y número másico


Un átomo de un elemento se distingue del de otro elemento, en el número de protones que tiene en su núcleo.


Al disponer los elementos ordenados del más ligero al más pesado, se observa que al pasar de uno al siguiente, el número de protones (y, por tanto, el de electrones) aumenta de una en una unidad.


Así, el elemento más ligero, el hidrógeno, tiene un protón; el siguiente, el helio, tiene dos protones; el inmediato, el litio, tiene tres protones, etc. De este modo, el número que indica el orden del elemento, llamado número atómico, coincide con el número de protones que tiene un átomo del mismo.


Nº atómico (Z) = nº de protones


El número atómico caracteriza a los elementos químicos. Así, por ejemplo, todo átomo con tres protones (Z=3) es de litio, independiente del número de las otras partículas (electrones y neutrones).


Las partículas del átomo que tienen una masa apreciable son los protones y los neutrones; por ello, al número total de estas partículas contenidas en un átomo se le denomina número másico.


Nº másico (A) = nº de protones (Z) + nº de neutrones (N)


EJEMPLO


Un átomo tiene de número atómico 6. Si su número de neutrones es 7, ¿cuántos protones tiene? ¿cuál es el número másico?


Z = nº de protones = 6


A = nº de protones + nº de neutrones = 6 + 7 = 13


Los elementos de la tabla periódica suelen representarse mediante la notación:





E = símbolo del elemento


Z = número atómico


A = número másico




Los isótopos son átomos que poseen el mismo número de protones (igual número atómico), pero distinto número de neutrones y, por tanto, distinto número másico.
 Átomos con carga eléctrica


Aunque, generalmente, los átomos son eléctricamente neutros por contener el mismo número de electrones que de protones, en determinadas circunstancias pueden presentar carga eléctrica debido a la pérdida o captación de electrones.


Los átomos que presentan carga eléctrica se denominan iones. En relación con el signo de su carga, se distinguen dos tipos de iones:


Cationes si la carga eléctrica es positiva (debido a la pérdida de electrones).


Aniones, si presentan carga negativa (debido a la captación de electrones).


Los iones se simbolizan mediante el símbolo químico del elemento al que pertenecen, al que se le pone un superíndice formado por un número (que indica el número de electrones en defecto o en exceso), si éste es uno se omite, seguido del signo «+» o del signo «-», según se trate de una catión o un anión.


EJEMPLO


El número atómico del manganeso es 25. Determina la estructura atómica del ion Mn3+, si su número másico es 55.


Si tiene de número atómico 25 tendrá 25 protones. El superíndice «3+» indica que el átomo posee carga positiva, en concreto 3 cargas positivas más que negativas. Entonces el número deelectrones será 22.


Si el número másico es 55 y el número de protones 25, el número de neutrones será 30.