Il mondo fisico che ci circonda è fatto di materia. Con i nostri cinque sensi possiamo riconoscere o percepire vari tipi di materia. Alcuni sono facilmente visti come una pietra, che può essere vista e tenuta in mano, altri sono meno facilmente riconoscibili o non possono essere percepiti da uno dei sensi; per esempio, aria. La materia è tutto ciò che ha massa e peso, occupa un posto nello spazio, imprime i nostri sensi e sperimenta il fenomeno dell'inerzia (resistenza offerta al cambio di posizione).
Che cosa è la materia
Sommario
La definizione di materia, secondo la fisica, è tutto ciò che costituisce ciò che occupa una regione nello spazio-tempo, o, come la descrive la sua origine etimologica, è la sostanza di cui sono fatte tutte le cose. In altre parole, il concetto di materia stabilisce che è tutto ciò che è presente nell'Universo che ha massa e volume, che può essere misurato, percepito, quantificato, osservato, che occupa un luogo spazio-temporale e che è governato dalle leggi della natura..
Oltre a questo, la materia presente negli oggetti ha energia (la capacità dei corpi di svolgere un lavoro, come muoversi o cambiare da uno stato all'altro), che le consente di propagarsi nello spazio-tempo (che è un concetto spazio e tempo combinati: quale oggetto occupa un determinato spazio in un punto specifico della timeline) È importante notare che non tutte le forme di materia che hanno energia hanno massa.
C'è materia in ogni cosa, poiché appare in diversi stati fisici; quindi, può esistere sia in un martello che all'interno di un palloncino. Esistono anche diversi tipi; quindi un corpo vivente è materia, oltre che un oggetto inanimato.
La definizione di materia indica anche che è composta da atomi, che sono un'unità infinitesimale di materia, che si pensava essere la più piccola, finché non si è scoperto che a sua volta è composta da altre particelle più piccole (le elettroni, che hanno una carica negativa; protoni, che hanno una carica positiva; e neutroni, la cui carica è neutra o non ne hanno).
Ce ne sono 118 tipi, che sono menzionati nella tavola periodica degli elementi, che sono questioni di un singolo tipo di atomo, mentre i composti sono sostanze che sono costituite da due o più atomi, ad esempio l'acqua (idrogeno e ossigeno). A loro volta, le molecole fanno parte della materia e sono definite come gruppi di atomi con una configurazione stabilita, il cui legame è chimico o elettromagnetico.
Un oggetto o qualsiasi cosa al mondo può essere costituito da diversi tipi di materia, come una torta o un granello di sale, e diversi tipi di materiali possono essere ottenuti se il loro stato fisico cambia. Questa modifica può essere fisica o chimica. La modifica fisica si verifica quando l'aspetto dell'oggetto viene alterato o trasformato, mentre la chimica si verifica quando c'è un'alterazione nella sua composizione atomica.
L'argomento è classificato in base al suo livello di complessità. Nel caso degli organismi viventi, dal più semplice al più complesso, nella classificazione della materia abbiamo:
- Subatomico: particelle che compongono l'atomo: protoni (+), neutroni (senza carica) ed elettroni (-).
- Atomico: unità minima di materia.
- Molecolare: gruppi di due o più atomi, che possono essere dello stesso tipo o diverso e formano una classe di materia diversa.
- Cellula: la più piccola unità di tutti gli organismi viventi, composta da molecole complesse.
- Tessuto: gruppo di cellule la cui funzione è la stessa.
- Organi: composizione dei tessuti in un membro che svolge una certa funzione.
- Sistema o apparato: composizione di organi e tessuti che lavorano insieme per una funzione specifica.
- Organismo: è l'insieme di organi, sistemi, cellule, di un essere vivente, l'individuo. In questo caso, sebbene faccia parte di un gruppo di tanti simili, è unico con un DNA diverso da tutti gli altri della sua specie.
- Popolazione: organismi simili che sono raggruppati e vivono nello stesso spazio.
- Specie: la combinazione di tutte le popolazioni di organismi dello stesso tipo.
- Ecosistema: connessione di diverse specie attraverso catene alimentari in un particolare ambiente.
- Bioma: gruppi di ecosistemi all'interno di una regione.
- Biosfera: insieme di tutti gli esseri viventi e dell'ambiente in cui sono correlati.
Caratteristiche della materia
Per definire cos'è la materia, è importante ricordare che ha delle caratteristiche. Le caratteristiche della materia variano a seconda dello stato fisico in cui si verificano, cioè in base alla formazione e alla struttura che compongono gli atomi e quanto sono uniti tra loro. Ognuno di loro determinerà l'aspetto o l'interazione di un corpo, un oggetto, una sostanza o una massa. Ma ci sono caratteristiche comuni a tutto ciò che è composto di materia, e sono le seguenti:
1. Presentano diversi stati di aggregazione della materia: solido, liquido, gas e plasma. Oltre a questi stati fisici della materia, ci sono due stati meno noti, che sono superfluido (che non hanno viscosità e possono fluire infinitamente senza alcuna resistenza in un circuito chiuso) e supersolido (materia che è solida e liquida quando stesso tempo), e si pensa che l'elio possa presentare tutti gli stati della materia.
2. Hanno massa, che sarebbe la quantità di materia in un dato volume o area.
3. Presentano il peso, che rappresenta la misura in cui la gravità eserciterà una pressione su detto oggetto; vale a dire quanta forza di attrazione ha la terra su di essa.
4. Mostrano la temperatura, che è la quantità di energia termica presente in loro. Tra due corpi con la stessa temperatura non ci sarà alcun trasferimento della stessa, quindi rimarrà uguale in entrambi; D'altra parte, in due corpi con temperature diverse, il più caldo trasferirà la sua energia termica a quello più freddo.
5. Hanno volume, che rappresenta la quantità di spazio che occupano in un dato luogo, ed è dato da lunghezza, massa, porosità, tra gli altri attributi.
6. Hanno impenetrabilità, il che significa che ogni corpo può occupare uno spazio e solo uno spazio alla volta, così che, quando un oggetto cerca di occupare lo spazio di un altro, uno di questi due verrà spostato.
7. Hanno densità, che è il rapporto tra la massa e il volume dell'oggetto. Dalla densità più alta a quella più bassa negli stati, ci sono: solidi, liquidi e gas.
8. C'è materia omogenea ed eterogenea. Nel primo caso è quasi impossibile identificare cosa lo compone, anche con l'ausilio di un microscopio; mentre nella seconda si possono facilmente osservare gli elementi che ci sono e differenziarli.
9. Ha compressibilità, che è la capacità di ridurre il proprio volume se sottoposto a pressioni esterne, ad esempio la temperatura.
Oltre a questo, si possono evidenziare i cambiamenti nello stato della materia, che sono quei processi in cui lo stato di aggregazione di un corpo cambia la sua struttura molecolare per trasformarsi in un altro stato. Fanno parte delle proprietà intensive della materia e sono:
- Fusione. È il processo in cui la materia allo stato solido viene trasformata in uno stato liquido mediante l'applicazione di energia termica.
- Congelamento e solidificazione. È quando un liquido diventa solido attraverso un processo di raffreddamento, rendendo la sua struttura molto più forte e resistente.
- Sublimazione. È il processo in cui, aggiungendo energia termica, gli atomi di alcuni corpi solidi si muoveranno rapidamente per diventare gas senza passare attraverso uno stato liquido precedente.
- Deposizione o cristallizzazione. Da eliminare il calore da un gas, può causare le particelle che lo compongono raggruppare insieme per formare diversi cristalli solidi, senza dover passare attraverso uno stato liquido precedentemente.
- Ebollizione, vaporizzazione o evaporazione. È il processo mediante il quale, quando il calore viene applicato a un liquido, si trasformerà in un gas, poiché i suoi atomi si separano.
- Condensazione e liquefazione. È il processo inverso di evaporazione, in cui quando il freddo viene applicato a un gas, le sue particelle rallentano e si avvicinano l'una all'altra fino a formare di nuovo un liquido.
Quali sono le proprietà della materia
Le proprietà della materia sono diverse, poiché contengono un gran numero di componenti, ma presenteranno proprietà fisiche, chimiche, fisico-chimiche, generali e specifiche. Non tutti i tipi di materia mostreranno tutte queste proprietà, poiché, ad esempio, alcune si applicano a qualche tipo di sostanza, oggetto o massa, soprattutto a seconda del suo stato di aggregazione.
Tra le principali proprietà generali della materia, abbiamo:
Estensione
Questo fa parte delle proprietà fisiche della materia, poiché si riferisce all'estensione e alla quantità di materia che occupa nello spazio. Significa che sono proprietà estese: volume, lunghezza, energie cinetiche (dipende dalla sua massa ed è data dal suo spostamento) e potenziale (dato dalla sua posizione nello spazio), tra le altre.
Impasto
Si riferisce alla quantità di materia che un oggetto o un corpo possiede, non soggetta alla sua estensione o posizione; In altre parole, la quantità di massa presente in esso non è correlata a quanto volume occupa nello spazio, quindi un oggetto la cui estensione è piccola può avere una quantità enorme di massa e viceversa. L'esempio perfetto sono i buchi neri, che hanno una quantità di massa non quantificabile rispetto alla loro estensione nello spazio.
Inerzia
Nel concetto di materia, questa è la proprietà che gli oggetti hanno di mantenere il loro stato di riposo, o di continuare il loro movimento, a meno che una forza esterna non modifichi la loro posizione nello spazio.
Porosità
Tra gli atomi che compongono la definizione di materia in un corpo, ci sono spazi vuoti, che, a seconda dell'uno o dell'altro materiale, questi spazi saranno più grandi o più piccoli. Questo si chiama porosità, il che significa che è l'opposto della compattazione.
Divisibilità
È la capacità dei corpi di frammentarsi in pezzi più piccoli, anche a dimensioni molecolari e atomiche, fino al punto di disintegrazione. Questa divisione può essere il prodotto di trasformazioni meccaniche e fisiche, ma non trasformerà la sua composizione chimica e non cambierà l'essenza di ciò che è la materia.
Elasticità
Si riferisce ad una delle principali proprietà della materia, ed in questo caso è la capacità dell'oggetto di ritornare al suo volume originale dopo che è stato sottoposto ad una forza di compressione che lo deforma. Tuttavia, c'è un limite a questa proprietà e ci sono materiali più inclini all'elasticità di altri.
Oltre a quelle sopra menzionate, è importante evidenziare le altre proprietà fisiche della materia e le proprietà chimiche della materia che esistono e sono numerose. Fra loro:
1. Proprietà fisiche:
a) Intensivo o intrinseco (proprietà specifiche)
- Aspetto: principalmente in quale stato si trova il corpo e come appare.
- Colore: ha anche a che fare con l' aspetto fisico, ma ci sono sostanze che hanno colori diversi.
- Odore: dipende dalla sua composizione ed è percepito all'olfatto.
- Sapore: come la sostanza viene percepita al gusto.
- Punto di fusione, ebollizione, congelamento e sublimazione: il punto in cui una materia passa dall'essere un solido a un liquido; liquido a frizzante; liquido a solido; e da solido a gassoso; rispettivamente.
- Solubilità: si dissolvono se miscelati con un liquido o un solvente.
- Durezza: scala in cui un materiale permetterà di essere graffiato, tagliato e attraversato da un altro.
- Viscosità: resistenza di un liquido allo scorrimento.
- Tensione superficiale: è la capacità di un fluido di resistere all'aumento della sua superficie.
- Conduttività elettrica e termica: la capacità di un materiale di condurre elettricità e calore.
- Malleabilità: proprietà che consente loro di deformarsi senza rompersi.
- Duttilità: capacità di deformare e formare fili del materiale.
- Decomposizione termica: quando viene applicato calore, la sostanza viene trasformata chimicamente.
b) Estensivo o estrinseco (proprietà generali)
- Massa: quantità di materia nel corpo.
- Volume: lo spazio che il corpo occupa.
- Peso: la forza di spinta esercitata dalla gravità sull'oggetto.
- Pressione: la capacità di spingere "fuori" ciò che li circonda.
- Inerzia: la capacità di rimanere immobile a meno che una forza esterna non lo muova.
- Lunghezza: l'estensione di un oggetto unidimensionale nello spazio.
- Energia cinetica e potenziale: a causa del suo movimento e posizione nello spazio.
2. Proprietà chimiche:
- PH: Livello di acidità o alcalinità delle sostanze.
- Combustione: la capacità di bruciare con l'ossigeno, in cui rilascia calore e anidride carbonica.
- Energia di ionizzazione: energia ricevuta per la fuga di un elettrone dai suoi atomi.
- Ossidazione: capacità di formare elementi complessi attraverso la perdita o il guadagno di elettroni.
- Corrosione: è la capacità di una sostanza di danneggiare o corrompere la struttura di un materiale.
- Tossicità: la misura in cui una sostanza può danneggiare un organismo vivente.
- Reattività: propensione a combinarsi con altre sostanze.
- Infiammabilità: capacità di generare una detonazione termica causata da alte temperature esterne.
- Stabilità chimica: la capacità di una sostanza di reagire all'ossigeno o all'acqua.
Gli stati di aggregazione della materia
La materia può apparire in diversi stati fisici. Ciò significa che la sua consistenza, tra le altre caratteristiche, sarà diversa a seconda della struttura dei suoi atomi e molecole, motivo per cui parla delle proprietà specifiche della materia. Tra i principali stati che possono essere raggiunti ci sono i seguenti:
Solido
I corpi solidi hanno la particolarità di avere i loro atomi molto vicini tra loro, il che conferisce loro durezza e resistono all'essere incrociati o tagliati da un altro solido. Inoltre, hanno malleabilità, che consente loro di deformarsi sotto pressione senza dover necessariamente frammentarsi.
La loro composizione permette inoltre loro di avere duttilità, ovvero la possibilità di formare fili dello stesso materiale quando forze contrarie vengono verso l'oggetto, permettendogli di allungarsi; e punto di fusione, in modo che, ad una certa temperatura, possa trasformare il suo stato da solido a liquido.
Liquido
Gli atomi che compongono i liquidi sono uniti ma con meno forza dei solidi; Inoltre vibrano rapidamente, il che consente loro di fluire e la loro viscosità o resistenza al movimento dipenderà dal tipo di liquido (più viscoso, meno fluido). La sua forma sarà determinata dal contenitore che lo contiene.
Come i solidi, hanno un punto di ebollizione, al quale cesseranno di essere liquidi e diventeranno gassosi; e hanno anche un punto di congelamento, al quale cesseranno di essere liquidi per diventare solidi.
Gassoso
Gli atomi presenti nei gas sono volatili, dispersi e la forza di gravità li influenza in misura minore rispetto ai precedenti stati della materia. Come il liquido, non ha forma, prenderà quella del contenitore o dell'ambiente dove si trova.
Questo stato della materia, come i liquidi, ha comprimibilità e in misura maggiore; ha anche una pressione, che dà loro la qualità di spingere ciò che li circonda. È anche in grado di trasformarsi in un liquido ad alta pressione (liquefazione) ed eliminando l'energia termica, può diventare un gas liquido.
Plasmatico
Questo stato della materia è uno dei meno comuni. I loro atomi agiscono in modo simile agli elementi gassosi, con la differenza che sono caricati di elettricità, anche se privi di elettromagnetismo, il che li rende buoni conduttori elettrici. Avendo caratteristiche specifiche che non sono legate agli altri tre stati, è considerato il quarto stato di aggregazione della materia.
Qual è la legge di conservazione della materia?
La Legge di Conservazione della Materia o Lomonosov-Lavoisier, stabilisce che nessun tipo di materia può essere distrutto, ma trasformato in un altro con caratteristiche esterne diverse o anche a livello molecolare, ma la massa di essa rimane. Cioè, essendo sottoposto a qualche processo fisico o chimico, mantiene la stessa massa e peso, così come nelle sue proporzioni spaziali (il volume che occupa).
Questa scoperta è stata fatta dagli scienziati russi Mikhail Lomonosov (1711-1765) e Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Il primo lo osservò per la prima volta quando le lastre di piombo non perdevano peso dopo essere state fuse in un contenitore sigillato; tuttavia, a questo risultato non fu data la dovuta importanza all'epoca.
Anni dopo, Lavoisier sperimentò un contenitore chiuso, dove fece bollire l'acqua per 101 giorni e il cui vapore non fuoriesce ma vi ritorna. Ha confrontato i pesi prima e dopo l'esperimento e ha concluso che la materia non viene né creata né distrutta ma trasformata.
Questa legge ha la sua eccezione, e sarebbe nel caso di reazioni di tipo nucleare, poiché in esse la massa può essere convertita in energia e nella direzione opposta, quindi è possibile dire che possono essere "distrutte" o "create". “Per uno scopo preciso, ma in realtà si sta trasformando, anche se in energia.
Esempi di materia
Tra i principali esempi di materia si possono evidenziare per stato di aggregazione:
- Stato solido: una roccia, un legno, un piatto, una barra d'acciaio, un libro, un blocco, un bicchiere di plastica, una mela, una bottiglia, un telefono.
- Stato liquido: acqua, olio, lava, olio, sangue, mare, pioggia, linfa, succhi gastrici.
Il gas
- Stato gassoso: ossigeno, gas naturale, metano, butano, idrogeno, azoto, gas serra, fumo, vapore acqueo, monossido di carbonio.
- Stato plasmatico: il fuoco, l' aurora boreale, il sole e altre stelle, i venti solari, la ionosfera, le scariche elettriche di uso o uso industriale, la materia tra i pianeti, le stelle e le galassie, le tempeste elettriche, il neon forma di plasma da lampade al neon, monitor con schermo al plasma da televisori o altro.
