Materia simple

Una sustancia simple, es aquella que esta formada por átomos de un solo elemento (los que se encuentran en la tabla periódica) y no se puede separar en sustancias mas simple por medios químicos.

Una sustancia simple es aquella en que sus moléculas están formadas por una sola clase de átomo. Por ejemplo,

el oxígeno (O2) y el ozono (O3) son sustancias simples, ya que sus moléculas están formadas sólo por átomos

de oxígeno. Otro ejemplo lo constituyen el diamante y el grafito, que son sustancias simples por estar formadas por

átomos de una única clase, los del elemento carbono. Lo contrario a una sustancia simple es una sustancia compuesta

o compuesto.

Una sustancia compuesta es aquella sustancia pura en cuya composición encontramos varias clases de átomos en una

proporción constante. Para distinguir una sustancia pura de otra nos basamos en sus propiedades. Así por ejemplo son

sustancias compuestas: metano (CH4), agua (H2O), formol (H2C=O) y etanol (CH3CH2OH).

Los noventa y dos elementos químicos neutros se combinan entre sí formando casi tres millones de sustancias

compuestas, denominadas compuestos químicos o, simplemente, compuestos.

Materia no compuesta

Las sustancias que conforman la materia se pueden clasificar en elementos, compuestos y mezclas.

Los elementos son sustancias que están constituidas por átomos iguales, o sea de la misma naturaleza. Por ejemplo: hierro, oro,

plata, calcio, etc. Los compuestos están constituidos por átomos diferentes.

El agua y el hidrógeno son ejemplos de sustancias puras. El agua es un compuesto mientras que el hidrógeno es un elemento. El

agua está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno y el hidrógeno únicamente por dos átomos de hidrógeno.

 Si se somete el agua a cambios de estado, su composición no varía porque es una sustancia pura, pero si se somete a cambios

químicos el agua se puede descomponer en átomos de hidrógeno y de oxígeno. Con el hidrógeno no se puede hacer lo mismo. Si se

somete al calor, la molécula seguirá estando constituida por átomos de hidrógeno. Si se intenta separarla por medios químicos

siempre se obtendrá hidrógeno.

En la naturaleza existen más de cien elementos químicos conocidos (Ver Tabla Periódica de los Elementos) y más de un millón de

compuestos.

Las mezclas se obtienen de la combinación de dos o más sustancias que pueden ser elementos o compuestos. En las mezclas no se

establecen enlaces químicos entre los componentes de la mezcla. Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.

Las mezclas homogéneas son aquellas en las cuales todos sus componentes están distribuidos uniformemente, es decir, la

concentración es la misma en toda la mezcla, en otras palabras en la mezcla hay una sola fase. Ejemplos de mezclas homogéneas

son la limonada, sal disuelta en agua, etc. Este tipo de mezcla se denomina solución o disolución.

Las mezclas heterogéneas son aquellas en las que sus componentes no están distribuidos uniformemente en toda la mezcla, es decir,

hay más de una fase; cada una de ellas mantiene sus características. Ejemplo de este tipo de mezcla es el agua con el aceite, arena

disuelta en agua, etc; en ambos ejemplos se aprecia que por más que se intente disolver una sustancia en otra siempre pasado un

determinado tiempo se separan y cada una mantiene sus características.

Metales

Se llama metal a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen

alta densidad y son sólidos en temperaturas normales (excepto elmercurio); sus sales forman iones electropositivos

(cationes) en disolución.

La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solape entre la banda de valencia y la

banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir

fácilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo. En ausencia

de una estructura electrónica conocida, se usa el término para describir el comportamiento de aquellos materiales en los

que, en ciertos rangos de presión y temperatura, la conductividad eléctrica disminuye al elevar la temperatura, en

contraste con los semiconductores.

Ejemplos

Se obtiene a partir de los minerales cuprita, calcopirita y maliquita.

Presenta una alta capacidad de conductividad térmica y eléctrica, así como una notable

maleabilidad y ductilidad, es un metal blando, de color rogizo y brillo intenso. Se oxida

fácilmente.Utilizado en la fabricación de cables eléctricos, hilos de telefonía, bobinas de

motores… También se utiliza para fabricar tubería, calderas y radiadores, y tienen

aplicaciones decorativas y artistícas en arquitectura, bisutería y artersanía.

  A partir del cobre se obtienen diversas aleaciones.

  Las más conocidas son el latón y el bronce.

    LATÓN

Es una aleación de cobre y cinc. Presenta una alta resistencia a la corrosión . Se utiliza en

ornamentación decorativa, artesanía, orfebrería y cubiertería, así como en la fabricación de tuberias,

condensadores y turbinas.

    BRONCE

Es una aleación de cobre y estaño. Presenta una elevada ductilidad y una buena resistencia al desgaste

y a la corrosión. Se emplea en hélices de barco, filtros, campanas, tuercas, obras de arte, engranajes,

cojinetes…

ALPACA

Es una aleación de cobre, níquel, cinc y estaño, que se usa en orfebrería y en bisutería.

CUPRONÍQUEL

Aleación de cobre y níquel, empleada en la fabricación de monedas.

 PLOMO

Se obtiene a partir de la galena. Es un metal de color gris plateado, blando y pesado. Tiene una notable

plasticidad, es maleable y buen conductor del calor. Resulta muy tóxico por inhalación. Se emplea en la

fabricación de baterías y acumuladores y forma parte de algunas gasolinas. En la industria del vidrio y en

óptica se utiliza como aditivo que porporciona dureza y añade peso. También se utiliza como protector

contra radiaciones nucleares.

     ESTAÑO

  Se obtiene de la casiterita. Es un metal de color blanco brillante, muy blando, poco dúctil, pero muy

maleable, que no se oxida a temperatura ambiente. Con el cual se fabrica elpapel de estaño y la hojalata,

que es una chapa de acero cuyas caras están cubiertas con sendas películas de estaño. Además, la

aleación de estaño y plomo se utiliza como material de unión en soldaduras blandas.

 CINC

Se obtiene de la blenda y la calamina. Es un metal de color gris azulado, brillantes, frágil en frío y de baja

dureza. Se utiliza en cubiertas de edificios cañerías y canalones, así como en la industria de automoción.

Mediante el procesodenominado galvanizado se recubren piezas con una ligera capa de cinc, para

protegerlas de la corrosión.

Forja metálica en la marquesina del actual Ayuntamiento de Madrid, antiguo Palacio de Comunicaciones.

El concepto de metal se refiere tanto a elementos puros, así como aleaciones con características metálicas, como

el acero y el bronce. Los metales comprenden la mayor parte de la tabla periódica de los elementos y se separan de

los no metales por una línea diagonal entre el boro y el polonio. En comparación con los no metales tienen

baja electronegatividad y baja energía de ionización, por lo que es más fácil que los metales cedan electrones y más

difícil que los ganen.

En astrofísica se llama metal a todo elemento más pesado que el helio.

Propiedades de los metales

Las propiedades de los metales se clasifican en físicas, mecánicas y tecnológicas.Las propiedades físicas dependen del tipo de aleación y las más importantes son:

· Peso específico· Calor específico

· Dilatación térmica· Temperatura de fusión y solidificación· Conductividad térmica y eléctrica· Resistencia al ataque químico

Peso específico.

El peso específico puede ser absoluto o relativo: el primero es el peso de la unidad de volumen de un cuerpo homogéneo. El peso específico relativo es la relación entre el peso de un cuerpo y el peso de igual volumen de una sustancia tomada como referencia; para los sólidos y líquidos se toma como referencia el agua destilada a 4°C.

Calor específico.

Es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1°C la temperatura de 1 kg de determinada sustancia. El calor específico varía con la temperatura. En la práctica se considera el calor específico medio en un intervalo de temperaturas.

Punto de fusión.

Es la temperatura a la cual un material pasa del estado sólido al líquido, transformación que se produce con absorción de calor.El punto de solidificación es la temperatura a la cual un líquido pasa al estado sólido, durante la transformación hay cesión de calor. Casi siempre coinciden los puntos de fusión y de solidificación.

Calor latente de fusión.

Es el calor necesario para vencer las fuerzas moleculares del material ( a la temperatura de fusión) y transformarlo de sólido en líquido.

Resistencia ala corrosión.

La corrosión de los metales puede originarse por:· Reacciones químicas con los agentes corrosivos· Reacciones electroquímicas producidas por corrientes electrolíticas generadas en elementos galvánicos formados en la superficie con distinto potencial. Las corrientes electrolíticas se producen con desplazamiento de iones metálicos.

La corrosión electrolítica puede producirse por:· Heterogeneidad de la estructura cristalina· Tensiones internas producidas por deformación en frío o tratamientos térmicos mal efectuados.· Diferencia en la ventilación externa

La protección de los metales contra la corrosión puede hacerse por:· Adición de elementos especiales que favorecen la resistencia a la corrosión.· Revestimientos metálicos resistentes a la corrosión· Revestimientos con láminas de resinas sintéticas o polímeros.

No metalNo metales se denomina a los elementos químicos que no son metales. Los no metales, excepto el hidrógeno, están situados

en la tabla periódica de los elementos en el bloque p. Los elementos de este bloque son no-metales, excepto los metaloides (B,

Si, Ge, As, Sb, Te), todos los gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), y algunos metales (Al, Ga,In, Tl, Sn, Pb).

Son muy diferentes a los metales. Su superficie es opaca, y son malos conductores de calor y electricidad. En comparación con

los metales, son de baja densidad, y se derriten a bajas temperaturas. La forma de los no metales no puede ser alterada

fácilmente, ya que tienden a ser frágiles y quebradizos.

Hidrógeno (H)

Carbono (C)

Nitrógeno (N)

Oxígeno (O)

Flúor (F)

Fósforo (P)

Azufre (S)

Cloro (Cl)

Bromo (Br)

Yodo (I)

Astato (At)

Las propiedades de los no metales son, entre otras, son malos conductores de electricidad y de calor. No tienen lustre. Por su

fragilidad no pueden ser estirados en hilos ni aplanados en laminas.La mayoría de estos son gases a temperatura normal,

normalmente se comporta como un no metal. Un no metal suele ser aislante o semiconductor de la electricidad. Los no metales

suelen formar enlaces iónicos con los metales, ganando electrones, o enlaces covalentes con otros no metales, compartiendo

electrones. Sus óxidos son ácidos.

Los no metales forman la mayor parte de la tierra, especialmente las capas más externas, y los organismos están compuestos

en su mayor parte por no metales. Algunos no metales, en condiciones normales, son diatómicos en el estado

elemental: hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2), flúor (F2), cloro (Cl2), bromo (Br2) y yodo (I2). Los no metales varían

mucho en su apariencia no son lustrosos y por lo general son malos conductores del calor y la electricidad. Sus puntos de

fusión son más bajos que los de los metales (aunque el diamante, una forma de carbono, se funde a 3570 ºC). Varios no

metales existen en condiciones ordinarias como moléculas diatómicas. En esta lista están incluidos cinco gases (H2, N2, O2, F2 y

Cl2), un líquido (Br2) y un sólido volátil (I2). El resto de los no metales son sólidos que pueden ser duros como el diamante o

blandos como el azufre. Al contrario de los metales, son muy frágiles y no pueden estirarse en hilos ni en láminas. Se

encuentran en los tres estados de la materia a temperatura ambiente: son gases (como el oxígeno), líquidos (bromo) y sólidos

(como el carbono). No tienen brillo metálico y no reflejan la luz. Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos:

carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre en cantidades importantes. Otros son oligoelementos: flúor, silicio,

arsénico, yodo, cloro.

Ejemplo

Estos metales presentan puntos de fusión más elevados que los del grupo IA. Sus densidades son todavía más bajas, pero son algo más elevadas que la de los metales alcalinos comparables. Son menos reactivos que ellos.El Calcio ocupa el quinto lugar en abundancia; alrededor del 4% de la corteza terrestre es Calcio. El carbonato de calcio es el compuesto que forma la greda, la piedra caliza y la calcita. La cal, el cemento, los huesos y los depósitos de conchas marinas son ricos en calcio. El Magnesio metálico se emplea para polvo de iluminación instantánea, bombillas fotográficas y en aleaciones de aluminio: en especial para aviones y proyectiles. Casi todo el “agua dura” contiene iones calcio y magnesio. El Berilio es costoso, pero las aleaciones de este metal se emplean en herramientas que no producen chispas, en resortes y electrodos para soldadura por puntos. El Be y sus compuestos son tóxicos.Los compuestos de Bario siempre se encuentra formando compuestos con hidrúricos, aunque también se presenta en forma de ferricos o azufres no solubles en agua. Algunos de sus compuestos se consideran diamantes.El Radio es extremadamente radiactivo, un millón de veces más que el uranio. Es de color blanco inmaculado, pero se ennegrece con la exposición al aire. El radio (del Latín radius, rayo) fue descubierto en 1898 por Marie Curie y su marido Pierre en una variedad de uraninita del norte de Bohemia. Mientras estudiaban el mineral, los Curie retiraron el uranio de él y encontraron que el material restante aún era radiactivo. Entonces produjeron una mezcla radiactiva hecha principalmente de bario que daba un color de llama rojo brillante y líneas espectrales que no se habían documentado anteriormente. En 1902 el radio fue aislado por Curie y Andre Debierne en su metal puro mediante la electrólisis de una solución de cloruro puro de radio usando un cátodo de mercurio y destilando en una atmósfera de hidrógeno.