La ciencia va a la escuela (página 4)

IV. APLICACION

El profesor orienta a los grupos en la aplicación de lo aprendido en aquellos temas que se relacionen con la materia. Para ello, sugiere realizar actividades que articulen lo aprendido con otras áreas de conocimiento, como se plantea a continuación

EXTENSIÓN: Este tema puede ser articulado con las siguientes áreas de conocimiento:

1. Lenguaje: Considerando la terminología empleada.

2. Ciencias Naturales: Caracterizando la Materia según su estado, constitución y propiedades.

3. Matemáticas: Considerando la relación geométrica de las partículas.

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Elaborado por P. Pacohuanca. Monitor Equipo CVE. Academia Nacional de Ciencias de Bolivia

GA9

GUIA DE APRENDIZAJE 9

ESTUDIO DE LA MATERIA

Hoja de Registro

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Fecha: _________________________________________

TABLA DE ESTUDIO DE LA MATERIA

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Elaborado por P. Pacohuanca. Monitor Equipo CVE. Academia Nacional de Ciencias de Bolivia

LC9

LECTURA CIENTÍFICA 9

ESTUDIO DE LA MATERIA

La Materia, en ciencia, es el término general que se aplica a todo lo que ocupa un lugar en el espacio, es perceptible por nuestros sentidos y posee los atributos de gravedad e inercia. En la física clásica, la Materia y la Energía se consideraban dos conceptos diferentes que estaban detrás de todos los fenómenos físicos. Los físicos modernos, sin embargo, han demostrado que es posible transformar la materia en energía y viceversa, aportando de esta manera a generar nuevos significados sobre la diferenciación clásica entre ambos conceptos. Sin embargo, al tratar numerosos fenómenos —como el movimiento, el comportamiento de líquidos y gases, o el calor— a los científicos les resulta más sencillo y práctico seguir considerando a la Materia y Energía como entes distintos.

Ciertas partículas elementales se combinan para formar átomos, que a su vez se combinan para formar moléculas. Las propiedades de las moléculas individuales y su distribución y colocación proporcionan a las distintas formas de Materia sus cualidades, como masa, dureza, viscosidad, color, sabor o conductividad eléctrica o calorífica, entre otras.

En filosofía, la Materia ha sido generalmente considerada como la base constituyente del mundo físico, aunque algunos filósofos de la escuela del idealismo, como el irlandés George Berkeley, han negado que la Materia exista con independencia de la mente. La mayoría de los filósofos modernos acepta la definición científica de la Materia.

ESTADOS DE LA MATERIA

Estados de la Materia son: sólido, líquido, gas y plasma. El plasma es un conjunto de partículas gaseosas eléctricamente cargadas, con cantidades aproximadamente iguales de iones positivos y negativos (se considera un cuarto estado de la Materia).

Los Sólidos se caracterizan por su resistencia a cualquier cambio de forma, resistencia que se debe a la fuerte atracción entre las moléculas que los constituyen.

Los Líquidos se caracterizan por cambiar su forma, ya que sus moléculas pueden moverse libremente unas respecto de otras, sin embargo, presentan una atracción molecular suficiente para resistirse a las fuerzas que tienden a cambiar su volumen.

Los gases se caracterizan porque sus moléculas están muy dispersas y se mueven libremente, no ofrecen ninguna resistencia a los cambios de forma y muy poca a los cambios de volumen. Como resultado, un gas no confinado tiende a difundirse indefinidamente, aumentando su volumen y disminuyendo su densidad.

La mayoría de las sustancias son sólidas a temperaturas bajas, líquidas a temperaturas medias y gaseosas a temperaturas altas, pero los estados no siempre están claramente diferenciados. La temperatura en la que una sustancia pasa del estado sólido al líquido se denomina punto de fusión, y la temperatura a la que pasa del estado líquido al gaseoso punto de ebullición.

COMPOSICIÓN DE LA MATERIA

La Mezcla es la agregación de sustancias sin interacción química entre ellas. Las propiedades de las mezclas varían según su composición y pueden depender del método o la manera de preparación de las mismas.

Los componentes individuales en una "Mezcla Heterogénea" están físicamente separados y pueden observarse como tales. Estos componentes se pueden recuperar por procedimientos físicos, como la filtración, la decantación o la separación magnética.

En una "Mezcla Homogénea" o disolución, el aspecto y la composición son uniformes en todas las partes de la misma. Las disoluciones pueden ser sólidas y gaseosas, pero la mayoría de ellas son líquidas. Para separar los componentes de una disolución se utilizan técnicas como la cromatografía, la destilación o la cristalización fraccionada.

La Combinación es el  proceso en el que una o más sustancias —los reactivos— se transforman en otras sustancias diferentes —los productos de la reacción. Un ejemplo de reacción química es la formación de cobre metálico producida al reaccionar sulfato cúprico con el hierro.

Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. En estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.

A medida que la reacción tiene lugar, disminuye la concentración de los reactivos según se van agotando. Del mismo modo, la velocidad de la reacción también decrece. Al mismo tiempo aumentan las concentraciones de los productos, tendiendo a colisionar unos con otros para volver a formar los reactivos. Por último, la disminución de la velocidad de la reacción directa se equipara al incremento de la velocidad de la reacción inversa, y cesa todo cambio. El sistema está entonces en "equilibrio químico", en el que las reacciones directa e inversa tienen lugar a la misma velocidad. Los cambios en sistemas en equilibrio químico se describen en el principio de Le Châtelier, que debe su nombre al científico francés Henri Louis Le Châtelier. Según este principio, cualquier intento de cambio en un sistema en equilibrio provoca su reacción para compensar dicho cambio.

La Energía se conserva durante las reacciones químicas.
En una reacción pueden considerarse dos fases diferenciadas: en primer
lugar, los enlaces químicos de los reactivos se rompen, y luego se reordenan
constituyendo nuevos enlaces. En esta operación se requiere cierta cantidad
de energía, que será liberada si el enlace roto vuelve a formarse.
Los enlaces químicos con alta energía se conocen como enlaces
"fuertes", pues precisan un esfuerzo mayor para romperse. Si en el
producto se forman enlaces más fuertes que los que se rompen en el reactivo,
se libera energía en forma de calor, constituyendo una reacción
exotérmica. En caso contrario, la energía es absorbida y se produce
una reacción endotérmica. Debido a que los enlaces fuertes se
crean con más facilidad que los débiles, son más frecuentes
las reacciones exotérmicas espontáneas; un ejemplo de ello es
la combustión de los compuestos del carbono en el aire para producir
CO2 y H2O, que tienen enlaces fuertes. Pero también se producen reacciones
endotérmicas espontáneas, como la disolución de sal en
agua.

Las reacciones endotérmicas suelen estar asociadas a la disociación de las moléculas. Esto último puede medirse por el incremento de la entropía del sistema. El efecto neto de la tendencia a formar enlaces fuertes y la tendencia de las moléculas e iones a disociarse se puede medir por el cambio en la energía libre del sistema. Todo cambio espontáneo a temperatura y presión constantes implica un incremento de la energía libre, acompañado de un aumento de la fuerza del enlace.

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Texto de consulta. Adaptado por P. Pacohuanca. Monitor Equipo CVE. Academia Nacional de Ciencias de Bolivia.