Casi todo está hecho de materia, desde los conductores que llevan la electricidad a las distintas partes de tu dispositivo informático, hasta los semiconductores que actúan en elementos como los transistores, diodos o los chips, pasando por los aislantes tan necesarios, etc. Por eso vamos a dedicar este artículo a ver qué es la materia.
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¿Qué es la materia?
La materia es la sustancia de la que está hecho todo; es la materia de la que están hechas todas las cosas físicas. La palabra materia viene del latín mater, que significa «madre». Esto insinúa su antiguo significado como algo primario y esencial, como la madre tierra de la que surgen todas las cosas. Por ejemplo, el agua es una sustancia porque puede encontrarse en muchas formas diferentes. El agua puede encontrarse en forma líquida, sólida (hielo) o gaseosa (vapor). Cada forma de agua sigue siendo agua. Todas son estados diferentes del mismo elemento químico. Veamos con más detalle qué son la materia y la sustancia para comprender mejor su significado y sus implicaciones en la vida cotidiana.
La materia es el material que compone todo el universo. Puede ser cualquier cosa, desde un sólido, un líquido o un gas. Puede ser sólida a una temperatura, líquida a otra o gaseosa a otra. No se puede crear materia, pero se puede cambiar su forma. Como puedes ver, la materia es prácticamente todo. Es la tierra, la arena y el aire que recorres cada día. Son los árboles y la hierba que ves, los alimentos que comes y el agua que bebes.
¿Qué es una sustancia?
Una sustancia es una materia física o química que existe como algo único e identificable. Puede ser un líquido, un sólido, un gas o una combinación de dos o más de ellos.
Las sustancias pueden ser elementos, compuestos o mezclas. Los elementos son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias por medios químicos. Se puede transformar un compuesto en otro diferente, pero no se puede descomponer en sustancias más simples. Una mezcla es una combinación de sustancias que conservan su identidad individual.
¿Qué es la antimateria?
La antimateria es una sustancia opuesta a la materia. Está compuesta por antielectrones, antiprotones y antineutrones. Son las anti versiones de los electrones, protones y neutrones, respectivamente.
La antimateria es extremadamente rara, sólo se encuentra en cantidades muy pequeñas y únicamente en laboratorios de alta tecnología. Los científicos están ansiosos por saber más sobre ella, ya que algunas teorías sugieren que podría utilizarse como fuente de combustible en el futuro.
¿Qué es la materia oscura?
La materia oscura es una sustancia que, según los científicos, constituye alrededor del 25% de la materia total del universo. Es una materia misteriosa que no podemos ver ni detectar de ninguna manera.
Sabemos que la materia oscura existe porque tiene un efecto gravitatorio sobre la materia que podemos ver. Los científicos también creen que la materia oscura constituye alrededor del 95% de la «materia» del universo.
De qué se compone la materia
No puedes verlo, olerlo, probarlo, oírlo o sentirlo. Quizá no pienses en ella tan a menudo. Pero la materia está a tu alrededor. Tú estás hecho de materia. Todo lo que ves y todo lo que no ves está hecho de materia. Ahora sabemos lo que debes estar pensando: ¿Qué es esa cosa llamada «materia»? ¿Y qué queremos decir cuando decimos que todo está hecho de «materia»? En esta entrada del blog, explicaremos el significado de la palabra «materia» y hablaremos de algunos ejemplos de materia en la vida cotidiana.
Ya hemos hablado de que los sólidos, los líquidos y los gases están formados por átomos. Los átomos son los componentes más pequeños de la materia. Podemos descomponer los átomos en componentes más pequeños. Cada elemento tiene un tipo de átomo que difiere de los tipos de átomos de otros elementos. Cada uno de los más de 100 elementos es su propio tipo de materia. Por ejemplo, el oro es un tipo de materia, al igual que el hierro y el plomo.
En conclusión, la materia es todo lo que tiene masa y ocupa espacio. Toda la materia tiene los mismos componentes básicos, y la diferencia entre los tipos de materia es la fuerza con la que se mantienen unidos estos componentes.
Estados de la materia
Los 4 estados fundamentales de la materia son:
- Sólido: es el tipo de materia con el que estamos más familiarizados. Se puede ver, sentir y tocar. Cuando lo haces, estás interactuando con los átomos, que son los componentes más pequeños de la materia. El granito, la madera, los lápices, un trozo de papel y la tierra son ejemplos de sólidos. Todos los sólidos tienen estas características en común:
- Tienen una forma y un volumen fijos. No se puede cambiar su forma ni su tamaño.
- Tienen una posición definida en el espacio. Se pueden tocar, ver y sentir.
- Son densos. Se pueden ver y sentir sus diferencias con los líquidos y los gases.
- Líquido: es cuando una sustancia se ha vuelto tan espesa que fluye. Al igual que en los sólidos, los átomos están presentes en los líquidos, pero están poco unidos. La materia líquida se diferencia de los sólidos en dos aspectos:
- Tiene una forma fija, pero no un volumen fijo. Si pones un vaso de agua en la nevera y lo congelas, el agua se expandirá y formará un cubito de hielo sólido.
- Es menos denso que los sólidos.
- Gas: es cuando la materia es tan difusa que no puede verse ni sentirse. En los gases, los átomos están tan separados que sólo se mantienen unidos por fuerzas débiles. Esto hace que los gases sean diferentes de todos los demás tipos de materia. La materia gaseosa se diferencia de la líquida y la sólida en tres aspectos:
- No tiene forma ni volumen definidos. Si pones la misma taza de agua bajo los rayos del sol, el agua se evaporará y se convertirá en un gas, el oxígeno.
- Los gases son menos densos que los líquidos y los sólidos.
- La mayoría de los gases pueden licuarse aumentando su presión o temperatura.
- Plasma: es un estado parecido al gas, pero compuesto por átomos que están ionizados, donde los electrones circulan libremente. Calentando un gas se puede obtener plasma, ya que en el proceso los electrones se separan y se generan iones con carga positiva. Al dejar enfriarlo, volverá a ser gas.
Conductores, semiconductores, aislantes, y superconductores
Por último, también es interesante, a nivel electrónico y eléctrico, conocer los tipos de materiales que existen en cuanto a sus propiedades eléctricas:
- Conductor: en pocas palabras, los conductores eléctricos son materiales que conducen la electricidad, mientras que los aislantes son materiales que no lo hacen. Los materiales que tienen átomos que facilitan el movimiento de los electrones en ellos se conocen como buenos conductores eléctricos, mientras que los materiales que dificultan el movimiento son malos conductores. Para que un material sea un buen conductor, es necesario que la electricidad que lo atraviesa pueda mover electrones; cuantos más electrones libres tenga un metal, mayor será su conductividad. Si comparamos dos tipos de materiales, y el primero permite que pase mejor la electricidad, se dice que ese material es un buen conductor de la electricidad. El agua salada no puede servir de electrodo, ya que los materiales con fases de soporte no suelen ser buenos conductores de la electricidad. El proceso de descomposición forma un plasma, que contiene suficientes electrones móviles e iones positivos para convertirlo en un conductor eléctrico. Cuando se pone en contacto con una diferencia de potencial eléctrico, sus cargas móviles fluyen, dando lugar a la corriente eléctrica. En física y electrotecnia, un conductor es un objeto o tipo de material que permite que la carga (la corriente eléctrica) fluya en una o más direcciones. Los materiales no conductores no tienen cargas móviles, por lo que se resisten al flujo de la corriente eléctrica, produciendo calor
- Aislante: son el extremo opuesto de los conductores, es decir, son materiales que conducen muy mal la corriente eléctrica a través de ellos, ya que tienen una alta resistencia eléctrica. Uno de los mejores aislantes eléctricos que existen es el aire, junto con el vidrio, entre otros. Este tipo de materiales necesitarían muy altas cargas para poder romperlos y crear un arco eléctrico, como por ejemplo los rayos.
- Semiconductor: un semiconductor es una sustancia que tiene ciertas propiedades eléctricas que permiten utilizarlo como base de los ordenadores y otros aparatos electrónicos. Un material semiconductor tiene un valor de conductividad entre el de un conductor, como el cobre metálico, y el de un no conductor, como el vidrio. Un semiconductor es un producto manufacturado, normalmente de silicio, que conduce la electricidad mejor que un aislante, como el vidrio, pero menos que los conductores puros, como el cobre o el aluminio. Podríamos decir que un semiconductor es un material con mayor conductividad eléctrica que un aislante, pero menor que un conductor. El semi en semiconductor significa que el material está entre el conductor y el aislante en términos de lo bien que conduce la electricidad. Como he mencionado antes, los semiconductores tienen una doble propiedad: son conductores y aislantes de la electricidad. Las sustancias conocidas como semiconductores están en el medio de la conducción de la electricidad y son también aislantes. Los semiconductores se utilizan en muchos circuitos eléctricos, ya que podemos controlar el flujo de electrones a través de un material de este tipo, con, por ejemplo, corriente controlada. Un semiconductor es una sustancia que se utiliza habitualmente en los circuitos y componentes eléctricos, que conduce parcialmente la electricidad, permitiendo que los electrones fluyan a través de un circuito si se aplica un voltaje específico.
- Superconductor: un superconductor es un material que alcanza la superconductividad, un estado de la materia en el que no hay resistencia eléctrica, lo que permite que no entren campos magnéticos. La superconductividad es el conjunto de propiedades físicas observadas en algunos materiales, en los que desaparece la resistencia eléctrica y el campo magnético se irradia fuera de un material. La superconductividad es la propiedad de algunos materiales de conducir la electricidad (DC) en corriente continua sin pérdida de energía si se enfrían por debajo de una temperatura crítica, llamada Tc. A una temperatura fija, un superconductor puede conducir la electricidad sin resistencia, lo que significa que cuando alcanza una temperatura crítica (Tc), no hay pérdida de calor, sonido o cualquier otra forma de energía en el material. Un superconductor es un elemento o aleación metálica que, al enfriarse hasta una temperatura umbral específica, pierde drásticamente toda la resistencia eléctrica del material. Un superconductor es un elemento o aleación metálica que, al enfriarse hasta el cero absoluto (cero en la escala Kelvins, o -273,15 grados Celsius), o incluso más cerca, pierde toda la resistencia eléctrica. Un superconductor es un material, al igual que los metales puros como el aluminio o el plomo, que, cuando se enfría a temperaturas extremadamente bajas, permite que la electricidad pase a través de él con una resistencia absolutamente nula.
Ahora ya conoces un poco más sobre la materia y los tipos de materiales a nivel eléctrico. No olvides comentar con tus dudas…
