La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. La materia incluye lo que se puede ver y tocar (como el agua, la tierra y los árboles) y lo que no se puede ver ni tocar (como el aire). Así pues, todo en el universo tiene una conexión "química".
Los químicos distinguen varios subtipos de materia con base en su composición y propiedades.
La clasificación de la materia incluye sustancias, mezclas, elementos y compuestos, además de los átomos y moléculas.
Sustancias y mezclas
Una sustancia es una forma de materia que tiene composición definida (constante) y propiedades distintivas. Son ejemplos de ello el agua, amoniaco, azúcar de mesa (sacarosa), oro y oxígeno.
Las sustancias difieren entre sí por su composición y se pueden identificar según su aspecto, color, sabor y otras propiedades.
Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la que éstas conservan sus propiedades distintivas. Algunos ejemplos familiares de ello son el aire, los refrescos, la leche y el cemento. ~as mezclas no poseen composición constante.
Por lo tanto, las muestras de aire obtenidas en diferentes ciudades probablemente diferirán en su composición a causa de diferencias de altitud, contaminación atmosférica, etcétera.
Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Cuando se disuelve una cucharada de azúcar en agua, se obtiene una mezcla homogénea, en la que la composición de la mezcla es uniforme. Sin embargo, al mezclar arena con virutas de hierro, tanto una como las otras se mantienen separadas. En tal caso, se habla de una mezcla heterogénea porque su composición no es uniforme.
Cualquier mezcla, sea homogénea o heterogénea, se puede formar y luego separar por medios físicos en sus componentes puros sin cambiar la identidad de tales componentes.
Así pues, el azúcar se puede recuperar de una disolución en agua al calentar esta última y evaporarla por completo. La condensación del vapor permite recuperar el agua. En cuanto a la separación de la mezcla hierro-arena, es posible usar un imán para separar las virutas de hierro, ya que el imán no atrae a la arena misma.
a) La mezcla contiene
virutas de hierro y arena.
b) Un imán permite separar las
virutas de hierro de la mezcla.
Esta misma técnica se usa en
mayor escala para separar hierro
y acero de objetos no magnéticos,
como aluminio, vidrio y plásticos.
Después de la separación, los componentes de la mezcla tendrán la misma composición y propiedades que al principio.
Los Elementos y los compuestos
Las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar en otras más sencillas por medios químicos. Hasta la fecha se han identificado 114 elementos. La mayoría de ellos se encuentran de manera natural en la Tierra. Los otros se han obtenido por medios científicos mediante procesos nucleares.
Por.conveniencia, los químicos usan símbolos de una o dos letras para representar a los elementos. La primera letra del símbolo siempre es mayúscula, no así la letra siguiente. Por ejemplo, Co es el símbolo del elemento cobalto, en tanto que ca es la fórmula de la molécula monóxido de carbono.
En la tabla 1.1 se muestran los nombres y símbolos de algunos de los elementos más comunes.
Los símbolos de algunos elementos se derivan de su nombre en latín, por ejemplo; Au de aurum (oro), Fe de ferrum (hierro) y Na de natrium (sodio), en cambio, en muchos otros casos guardan correspondencia con su nombre en inglés.
Los átomos de muchos elementos pueden interactuar entre sí para formar compuestos.
Por ejemplo, la combustión del hidrógeno gaseoso con el oxígeno gaseoso forma agua, cuyas propiedades difieren claramente de las correspondientes a los elementos que la forman.
El agua consiste en dos partes de hidrógeno por una de oxígeno. Esta composición no se modifica, sin importar que el agua provenga de un grifo en Estados Unidos, de un lago en Mongolia Exterior o de las capas de hielo de Marte. Así pues, el agua es un compuesto, o sea, una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones fijas. A diferencia de las mezclas, los compuestos sólo se pueden separar en sus componentes puros por medios químicos.
Las relaciones entre los elementos, compuestos y otras categorías de materia se resumen en la siguiente tabla 1.5.
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