Materia en Física

Te explicamos qué es la materia en física y cuáles son sus características. Además, los estados que presenta y su estructura.

¿Qué es la materia (física)?

Según el enfoque de la física, la materia se refiere a toda entidad dotada de masa propia y capaz de ocupar un espacio en un momento determinado. Todos los objetos físicos están compuestos de materia, desde un auto hasta un átomo y las partículas elementales que lo componen.

La noción de materia dentro del campo de la física se ha definido y redefinido a lo largo de los siglos, desde la antigüedad (cuando surgió la noción de los átomos), hasta los tiempos de Isaac Newton y luego Albert Einstein. El descubrimiento de la materia subatómica y la inauguración de la física de partículas ha sido el evento más revolucionario del campo a la hora de pensar en la materia.

Por ende, la definición inicial de materia que dimos fue suficiente para las ramas clásicas de la física, pero resulta problemática dentro del campo de la mecánica cuántica, donde las nociones de “masa” y “espacio” son mucho más complicadas.

Ver además: Propiedades generales de la materia

Características de la materia en la física

La materia tiene ciertas propiedades específicas, como son la masa y el volumen, es decir, la materia ocupa una región determinada en el espacio-tiempo. Esto significa que la materia posee propiedades medibles, como son las proporciones (longitud, anchura, altura), la densidad, el peso, la dureza, la fluidez, la maleabilidad, entre muchas otras. Conocer la materia es comprender justamente sus propiedades físicas, distintas radicalmente a las de, por ejemplo, la energía.

Por otro lado, la materia debe estar en alguno de los estados o fases conocidos, de acuerdo a la distribución, la agrupación y las propiedades de sus partículas. Así, la materia se presenta en estado sólido, líquido y gaseoso, aunque también, bajo ciertas condiciones extremas de presión y temperatura, se puede encontrar en estado plasmático (gaseoso ionizado). Existen otros estados más complejos de la materia que se estudian en campos avanzados de la física y que son inestables.

Además de la materia, existe la antimateria, que puede entenderse como materia compuesta por antipartículas. Por cada partícula elemental que existe, hay otra idéntica pero con carga eléctrica opuesta, lo que provoca la aniquilación de ambas al interactuar.

Estados de la materia

Existen tres estados principales de la materia, de acuerdo a la física: el sólido, el líquido y el gaseoso, aunque hay también otros menos frecuentes, como el plasmático o los condensados fermiónicos, reproducibles únicamente en laboratorio. Cada estado físico tiene características distintas que tienen mucho que ver con cómo están dispuestas en el espacio las partículas del sistema en estudio y la energía que tienen.

• Sólidos. Las partículas de la materia sólida se encuentran muy, muy juntas, presas de fuerzas de atracción muy intensas. Por ello se comportan como un cuerpo único, con gran cohesión, densidad y una forma constante. Presentan resistencia a la fragmentación y  tienen baja o nula fluidez: no pueden comprimirse y, cuando se los rompe o fragmenta, se obtiene de ellos otros sólidos de menor tamaño.
• Líquidos. Las partículas de la materia líquida se mantienen unidas por fuerzas de atracción, mucho más débiles y menos ordenadas que las de los sólidos. Por eso, los líquidos carecen de forma fija y estable, así como de cohesión y resistencia, por lo que adquieren la forma del envase que los contenga. Tienen una gran fluidez (pueden introducirse en espacios pequeños) y una tensión superficial que hace que se adhieran a las superficies, son poco compresibles y, con la excepción del agua, suelen contraerse en presencia de frío.
• Gases. Las partículas de la materia gaseosa están en un estado de dispersión y de alejamiento tal, que a duras penas logran mantenerse juntas del todo: la fuerza de atracción entre ellas es débil, lo que provoca un estado de desorden entre ellas. Al no poder juntarse y formar un cuerpo compacto masivo, la gravedad no tiene un efecto apreciable sobre ellas. Ocupan un volumen mucho mayor que los líquidos y los sólidos, ya que tienden a expandirse hasta ocupar la totalidad del espacio que los contiene. Carecen de forma y volumen fijos y en ocasiones son incoloros y/o inodoros.

La materia puede transformarse de un estado a otro diferente, solamente con alterar las condiciones de temperatura y presión a las que se encuentra. Sus propiedades químicas, sin embargo, seguirán siendo las mismas.

Más en: Estados de la materia

Estructura de la materia

Toda la materia conocida está compuesta por unidades microscópicas llamadas átomos formados, a su vez, por tres partículas subatómicas:

• Electrones. Dotados de carga negativa y pequeño tamaño, estas partículas orbitan el núcleo del átomo en un conjunto de trayectorias llamadas orbitales, con mayor o menor cantidad de energía de acuerdo a su cercanía o su lejanía con el núcleo.
• Protones. Dotados de carga positiva y de mayor tamaño, se encuentran en el núcleo del átomo, y constituyen la parte principal de su masa y de su peso.
• Neutrones. Sin carga eléctrica alguna, se hallan en el núcleo del átomo junto a los protones, aportando masa y peso al átomo aunque no influya en su electromagnetismo.

Según la cantidad de electrones, protones y neutrones que tenga un átomo, conformará los elementos químicos conocidos y categorizados en la Tabla Periódica. Por ejemplo, el átomo más simple que existe es el de hidrógeno, que posee solo un electrón y un protón.

Referencias

• “Materia (física)” en Wikipedia.
• “Estructura interna de la materia” (video) en Profesor Particular Puebla.
• “Estados de la materia” en Recursos TIC.
• “Estructura de la materia” en Wikilibros.