Composición de la materia: de los átomos a las sustancias

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1 Composición de la materia: de los átomos a las sustancias Trabajo elaborado por las Mtras. Mariana Correa y María José Mendez, en coordinación con Dra. Alicia Cuevas, Dra. Gianella Facchin y Lic. en Psic. Mariana Facchin Introducción: En este trabajo proponemos presentar brevemente la teoría química subyacente a las unidades temáticas del programa de química de primaria correspondiente a los temas: materia (tanto desde lo macroscópico como desde lo submicroscópico), cambios de fase (tanto desde lo macroscópico como desde lo submicroscópico). Este material pretende ser una herramienta para reafirmar los conocimientos de los maestros sobre los temas a trabajar en clase, no constituye un material exhaustivo de donde aprender el tema. Además, se incluyen anexos con actividades adecuadas para trabajar dichos temas en el aula (actividades de laboratorio y dinámicas para jugar contenidos ). Proponemos el uso de las denominadas dinámicas para jugar contenidos, en este caso químicos, porque en las mismas, a través de la vivencia lúdica generamos otro lenguaje y escenario para que el niño interactúe con los contenidos que se vienen abordando. Se trata de un territorio conocido por el niño, que lo vincula con sus pares y con el adulto desde otro lugar facilitando la adquisición del conocimiento. Composición de la materia, una visión química La Química es la Ciencia que estudia las propiedades de los materiales y los cambios que sufren éstos. La Química también estudia a nivel macroscópico y submicroscópico de que está hecha la materia. Materia, es el material físico del Universo, es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio. Qué significa a nivel macroscópico? Lo que se puede observar, directamente o con ayuda de instrumentos, por ejemplo, el color de una sustancia, su densidad, si se disuelve o no en agua. Un poco más difícil de definir es lo que llamamos el nivel submicroscópico. Podemos definirlos como lo que es demasiado pequeño para ser observado, inclusive con instrumentos como el microscopio. Nos referimos a las partículas que forman la materia: átomos, como iones o formando parte de moléculas. Toda la materia es producto de la combinación de átomos de poco más de un ciento de elementos diferentes. Cada elemento se compone de una clase única de átomos. Qué es un átomo? Hipótesis atómica de Dalton

2 A lo largo de la historia el hombre ha intentado comprender como está formada la materia. Dalton, en XX, propuso que toda la materia está formada por átomos, con las siguientes características: -Todos los átomos de un elemento dado son idénticos. -Un compuesto es una combinación específica de átomos de más de un elemento. Por ejemplo, si analizamos a nivel submicroscópico la composición del agua, encontraremos moléculas de H 2 O, cada una de ellas formadas por la combinación de un átomo de oxígeno (O) y dos de hidrógeno (H). En la tabla periódica encontramos representados a todos los diferentes elementos que se conocen al día de hoy. Cada uno aparece representado por un símbolo de una o dos letras, por ejemplo, el símbolo Au representa al elemento oro. Más adelante se fue analizando cómo está compuesto el átomo. Modelo nuclear del átomo: En siglo XX se propone el modelo nuclear del átomo. Según dicho modelo: -Los átomos están compuestos por partículas subatómicas denominadas electrones, protones y neutrones. -Los protones y neutrones forman un cuerpo central diminuto y denso denominado núcleo del átomo. -Los electrones se distribuyen en el espacio alrededor del núcleo. Casi toda la masa de un átomo está localizada en el núcleo. Corpúsculos: En el programa de primaria se habla de la composición corpuscular de la materia. Ya revisamos que toda la materia se encuentra formada por átomos, y que los átomos se componen de protones, neutrones y electrones. Pero salvo contadas excepciones, los átomos no se encuentran de manera aislada, sino formando compuestos, iónicos o covalentes. Por ejemplo, la sal de mesa, cloruro de sodio (NaCl) se encuentra formada por iones, es un compuesto iónico, mientras que en la molécula de agua se forma un compuesto covalente entre el O y los H. Los compuestos son combinaciones de elementos en las cuales los átomos de los diferentes elementos están presentes en una relación constante y característica. Un compuesto se clasifica como molecular si consiste en moléculas y como iónico si consiste en iones. Un ion es un átomo o una molécula con carga positiva o negativa. En general, los compuestos binarios de no metales son moleculares (H 2 O), mientras

3 que los compuestos binarios, formados por un metal y un no metal son iónicos (NaCl). Una molécula es un conjunto de dos o más átomos, iguales o diferentes estrechamente unidos mediante enlaces químicos. Las moléculas se forman a partir de enlaces covalentes (electrón compartido). Los compuestos iónicos tienen un enlace iónico en donde existe una transferencia de electrones (carga positiva o negativa). Según los enlaces será el comportamiento químico y físico de las sustancias. Por ejemplo, diferentes sustancias presentan diferentes temperaturas de cambio de fase. En los enlaces iónicos se necesita mayor temperatura para que se produzca el cambio de fase. Cualquier cambio sutil en la composición y/o estructura de la materia puede causar cambios profundos en sus propiedades. Todo cambio en el mundo observable o macroscópico se basa en cambios en el mundo no observable o submicroscópico. Reacción química: La reacción química es todo proceso químico en el cual una o más sustancias se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes. Estas sustancias pueden ser elementos o compuestos. En una reacción química, los átomos no se crean ni se destruyen, ellos intercambian compañeros para producir nuevas sustancias. En las reacciones químicas las sustancias formadas suelen presentar un aspecto totalmente diferente del que tenían las sustancias de partida (transformación). En el proceso se dan reacciones que pueden ser exotérmicas (ver anexo 1), es decir que liberan energía o endotérmicas (ver anexo 2), que toman energía. Un ejemplo cotidiano de reacción que libera calor es la combustión, cuyo calor liberado puede ser utilizado para cocinar alimentos o calefaccionar un ambiente (estufas a gas). En todas las reacciones químicas se cumple la Ley de la Conservación de la masa (Lavoisier): la suma de las masas de los reactivos, es igual a la suma de las masas de los productos. Es decir, durante una reacción química no se crea ni se destruye masa. Estados físicos de la materia Las sustancias y la materia en general, se presentan en diferentes formas denominadas estados de la materia. Los tres estados relevantes para la experiencia cotidiana son el sólido, el líquido y el gaseoso.

4 Un sólido es una forma rígida de la materia, tiene forma definida que no depende del recipiente que la contiene. Un líquido es una forma fluida de la materia que tiene un volumen definido, éste adopta la forma de la parte del recipiente que ocupa. Un gas es una forma fluida de la materia que llena cualquier recipiente que lo contenga. Estado Sólido Líquido Gaseoso Partículas Muy juntas Unidas en grupos Muy separadas desiguales y variables Espacio vacío Mínimo o casi nula Mayor que en el Muy grande estado sólido Movimiento Las partículas sólo Las partículas pueden Las partículas pueden vibrar en el vibrar rotar y tienen gran lugar trasladarse cambiando movimiento de un grupo a otro Si estudiamos que pasa a nivel subatómico en cada estado de la materia encontramos: Estado Sólido Líquido Gaseoso Orden Las partículas están El orden consiste en la Las partículas están ordenadas en forma formación de los desordenadas tridimensional grupos de partículas Fuerzas de cohesión Las fuerzas de cohesión Existen fuerzas de Prácticamente se puede entre las partículas son cohesión pero considerar que no hay enormes menores que las fuerza de cohesión existentes entre las entre las partículas partículas al estado sólido

5 Esta temática se puede abordar de manera simple a través de dinámicas grupales donde los estudiantes representen a las partículas o corpúsculos y se comporten de acuerdo al estado en que se encuentran (anexo 3).

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