El Atomo para Chicos

El Grafeno Propiedades y Aplicaciones Caracteristicas y Cualidades

El Grafeno Propiedades – Usos y Aplicaciones – Cualidades

Asi como en otras época, por ejemplo en la década de 1930 apareció un material llamado NAILON, que su aplicación masiva revolucionó nuestras vidas, hoy le llegó el turno al GRAFENO.

Los científicos afirman que el GRAFENO, será el material del futuro, pero hablan de un futuro bien cercano, pues ya se han conseguido grandes avances en la investigacion de este nuevo material que tendrá decenas de aplicaciones en nuestra vida diaria.

Imagina un mundo en donde los materiales netálicos ya no se oxidan, el el agua de mar se hace potable fácilmente, o por poco dinero puedes comprar una medicación que eliminará las células madres cancerígenas que han atacado tu cuerpo, no se trata de una película de ficción, estos usos que parecen imposibles, actualmente ya han sido analizados y sus aplicaciones avanzan a pasos de gigantes.

Estas son una de las primeras y mas simples aplicaciones reales de este material «estrella» que podrán multiplicarse en el mundo cuando se logre producir placas de GRAFENO de un átomo de espesor de una forma segura, rápida y económica.

Sus promotores lo venden como un material mágico, sacado de una película de ciencia ficción: en un futuro no muy lejano, aseguran, el grafeno convertirá todo lo que nos rodea –nuestras remeras, las ventanas de los edificios, los vidrios de los automóviles, una simple hoja de papel– en dispositivos electrónicos. El secreto está en sus extraordinarias propiedades.

Realmente asombra!…

cara asombro

Sus promotores lo venden como un material mágico, sacado de una película de ciencia ficción: en un futuro no muy lejano, aseguran, el grafeno convertirá todo lo que nos rodea –nuestras remeras, las ventanas de los edificios, los vidrios de los automóviles, una simple hoja de papel– en dispositivos electrónicos.

El secreto está en sus extraordinarias propiedades.

Para aclarar mejor sus propiedades, aplicaciones y cualidades transcribimos lo que informa el peridosta científico Federico Kukso en su libro «Todo Lo Que Necesitas Saber Sobre Ciencia» sobre este tema:

El GRAFENO, es más resistente y fuerte que el acero, flexible, impermeable y capaz de conducir la electricidad, el grafeno –un «nanomaterial» de carbono de solo un átomo de grosor– promete convertirse en la estrella del siglo XXI.

Si al menos la mitad de lo que se dice sobre él resulta ser cierto, permitirá, por ejemplo, elaborar productos que antes eran difíciles o imposibles de desarrollar: desde computadoras ultrarrápidas a baterías supereficientes, pantallas táctiles flexibles y, también, capas de invisibilidad.

grafeno

El grafeno podría ser el material que le dé a la energía solar el empujón que tanto necesita para coronarse como un tipo de energía rentable y verde, Y Además de ayudar a bajar los precios de la producción de células fotovoltaicas, este material podría incrementar ta cantidad de energía que generan. La adición de grafeno al dióxido de titanio usado en loa paneles solares aumenta su conductividad.

Es el material mas delgado que puedas imaginar, de solo el grosor de un átomo, por que podemos asegurar que un «cuerpo» bidimensional, como una gran placa finísima que la podemos ver y manipular como una hoja de papel.

grafeno flexible

Químicamente tiene la misma estructura química del grafito, el material con que se fabrican los lápices de los niños. En menos de 1 mm. de espesor de grafeno hay unas 3.000.000 de capas encimadas.

Estudiando las propiedades del grafito como transsitor, los científicos rusos Konstantín Novosiólov y Andréi Geim fueron los descubridores de esta novedad en 2004 en la Universidad de Manchester.

En 2010 ambos recibieron el Premio Nobel de Física por descubrir el grafeno, un material que ha cambiado la economía mundial. Y aunque el material más fuerte y delgado de la Tierra casi termina en el cubo de la basura.

descubridores del grafeno

2004: Descubridores del GRAFENO. Konstantín Novosiólov y Andréi Gei

Su descubrimiento fue increíble, podemos decir que fue una especie de serendipia o casualidad, porque ellos necesitaban finas de capas de grafito para ser estudiadas bajo el microscopio. Lo lograron usando cinta adhesiva, ponían una muestra delgada de grafito entre dos cintas adhesivas y la despegaban rápidamente varias veces hasta formar una película de una sola capa.

Inicialmente fue costoso de producir, unos 1,100 U$s para una cantidad parecida a la cabeza de un alfiler, pero al poco tiempo (2015) ya se producía mas de diez gramo por menos de 1000 U$s, y los costos siguen bajando.

Otras de sus propiedades es su elasticidad, y puede estirarse hasta un 25% de su longitud y respecto a su resistencia es mas duro que el diamante. Para graficar su dureza, se dice que hace falta el peso de un elefante sobre una mina de un lápiz para empezar a deformar el grafeno.

grafeno dureza

Como conductor es un material rápido y eficiente para la transmición de electrónica o eléctrica, ya que posee una densidad mucho mejor que la del cobre, elemento conductor por excelencia y usado mundialmente en la fabricación de cables.

Los electrones casi no encuentran resistencia en sus movimientos por lo que se supone tiene un futuro fantástico para la construcción de microprocesadores y baterías de un gran almacenamiento de energía (10 veces mas que las actuales) y a su vez ser recargadas en pocos minutos.

Otra cualidad que es muy interesante es que se comporta en forma contraria al resto de otros elementos quimicos, pues cuando se calienta se contrae y cuando se enfría se dilata.

Es sumamente impetrable, ni siquiera un átomo de helio puede atraversarlo y una de sus potenciales aplicaciones futuras es como detector de pérdida de gases.

China es el país que mas avanzado hoy en las investigaciones y el que mas patente tiene en cuanto a aplicaciones o usos.

estructura quimica del grafeno

Sus átomos de carbono se agrupan siguiendo un modelo parecido a un panal de abejas-, transparente, flexible, impermeable, presenta una elevada conductividad eléctrica y, encima, es doscientas veces más resistente que el acero.

celulares grafeno
Celulares flexibles de grafeno

Con el grafeno, los celulares podrían volverse casi tan delgados y flexibles como el papel y prácticamente indestructibles.

grafeno para purificar agua

También se están pensando construir filtros para que pase el agua salada de los océanos y filtre su sal, obteniendo agua potable. También se podría utilizar como purufcador de agua. Hay una forma especifica de grafeno llamada «Graphair» que podria purificar cualquier tipo de líquido sin importar cuan sucio pueda estar.

resitencia del grafeno
Un elemento cortante intentando penetrar una capa de grafeno

Utilizando DOS placas de grafeno, es decir, de apenas dos atomos de espesor se podría crear una armadura corporal sumamente resistente para protección de personal de seguridad. Dos capas de grafeno no dejan penetrar ni al diamante mas duro.

grafeno en la salud

Cientificos de la Universidad de Illinois demostraron que el grafeno puede detectar celulas madre cancérigenas y otros investigadores de la Universidad de Texas inventaron tatuajes con este material para registrar signo vitales de un paciente, como asi también la hidratación y temperatura.

grafeno en la carga de baterias
Cargador de baterías

Baterias con recarga super veloces, de apenas 15 minutos y se las podría cargar mas de 3000 veces.

calzado deportivo de grafeno

Calzados deportivos mas elásticos y resistentes. Zapatillas para deportistas de elite ya fueron testeadas por la Universidad de Manchester. En la imágen vemos uno de los primeros calzados de grafeno, marca inov-8. Se desarrollaron una gama de suelas (G-SERIES) para tenis, con 50% más fuerza, elasticidad y durabilidad con alto rendimiento.

papel luminoso de grafeno

Papeles pintados luminosos con tecnología de electrodos basadas en el grafeno proveerán iluminacion a todo el hogar, reemplazando a la convencional lámpara incandescente o mas modernas de led.

grafeno como pintura

Basta de oxido, pintando cualquier material oxidabel, gracias a su propiedad de impenetrabilidad, se puede evitar cualquier contacto con el oxígeno del aire, y se acabará para siempre la oxidación de los materiales. También ya se frabrica una pintura para pared que mejora la eficiencia energética de los edificios, además de permitir que las paredes respiren, de reducir la humedad y de evitar la proliferación de bacterias.

grafeno en tinturas para cabellos

Uso del grafeno en la belleza, en este caso como tintura de cabello, que muchas de ellas pueden ser tóxicas y hasta dañar el cabello. Investigadores demostraron que el tratamiento con grafeno permanece aún después de lavarlo por 30 veces, ademas en antibacteriano y antiestática. Actualmente está en etapa investigativa y no se consiguen en el mercado.

EL GRAFENO LLEGÓ PARA QUEDARSE…

Materiales que cambiaron el mundo: El grafeno viene a sumarse a una familia de materiales que nos rodean y hacen que nuestras vidas -y el planeta-se muevan como se mueven.

Así, por ejemplo, está el cobre, apreciado por la manera en que conduce la electricidad. Se encuentra en los cables eléctricos y en la mayoría de hilos telefónicos que dan acceso a Internet.

Con germanio, se hicieron los primeros transistores y se lo puede encontrar ahora en la fibra óptica, sistemas de visión nocturna y en amplificadores de guitarra.

Su dominio, sin embargo, fue fugaz. Rápidamente, fue reemplazado por el silicio, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, con el que se fabrican los transistores de los chips.

Ahora que se viene con todo el grafeno, los empresarios de Silicon Valley, la Meca tecnológica en San Francisco, EE.UU., ¿cambiarán su nombre por Graphene Valley?

Por ahora, el problema reside en el costo de su producción masiva. Pero estas dificultades no aplacan las esperanzas.

Como dijo recientemente Andrey Gueim, codescubridor del grafeno: «A menudo la imaginación corre más deprisa que la razón, es parte de la naturaleza humana.

Pero en el caso del grafeno sí que hay fuego detrás del humo. Normalmente un material nuevo tarda entre 15 y 30 años en pasar del ámbito académico al industrial. Y después otros 10 para ser producido en serie. Ni siquiera han pasado 5 años y el grafeno ya está en el ámbito industrial».

Fuente Consultada: Todo Lo Que Necesites Saber Sobre Ciencia de Federico Kukso, Editorial Paidos

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El Atomo Para Niños y Principiantes Explicación Sencilla

PARA NIÑOS: PARTÍCULAS Y ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

La naturaleza nos muestra una multitud de objetos distintos formados por diferentes materiales, cuando vamos de paseo vemos correr el agua de un río, las piedras de grandes montañas, la tierra en los caminos, y seguramente vamos viajando sobre un automóvil que está construído con diversos y distintos materiales como: acero, plástico, tela, cuero, goma, etc. Pero bien,…esos materiales ¿de que están hechos?,….esa pregunta también se la hicieron hace unos 2500 años en Grecia Antigua, grandes hombres dedicados a la ciencia , como Thales de Mileto, Empédocles y Demócrito, todos ellos vivieron entre 600 y 400 antes de Cristo y aquí te los presento:

thales, empédocles y demócrito

Cada uno de ellos, y también otros pensadores mas, tenían su propia teoría o forma de explicar los elementos que constituían la materia, por ejemplo para Thales era el Agua, para Empédocles era no solo el Agua, sino también la Tierra, el Fuego y el Aire, es decir los cuatro elementos fundamentales.

Pero un día llegó el señor Demócrito de una ciudad griega llamada Abdera, y afirmó que para saber la composición de la materia, deberíamos ir cortándola por mitad sucesivamente. Imagina una hoja de papel que la rompemos una y otra vez obteniendo en cada corte trozos más y más pequeños, ¿hasta dónde podrá continuar el proceso?.

Según su idea, de dividir constantemente un cuerpo de cualquier material, obtendríamos un trozo cada vez mas pequeño, hasta obtener una porción mínima que seria imposible volver a cortarla es decir, esa porción seria INDIVISIBLE.  A esta partícula la llamó átomo (palabra que en griego significa precisamente “no divisible”) y a su postura se la llama atomismo.

Ciertamente, estas conjeturas no estaban respaldadas por ningún tipo de experimentación y se debatían sólo en el ámbito del pensamiento abstracto que tanto amaban los griegos en sus fogosas discusiones.

atomo democrito

Imagina que deseas conocer como está formada la manzana, para ello (según Demócrito) debes cortar indefinidamente la misma hasta llegar a una mínima porción «atómica», y ese es el elemento fundamental con la que está consituída la fruta.

El mundo material, el mundo que nuestros sentidos conocen está formado por gases, como el oxígeno de aire que respiramos en este momento o el hidrógeno, de líquidos, como el agua o el alcohol, de sólidos, como el hierro o el azúcar, o de las hojas, flores y frutos de un árbol, todos no son más que diferentes agrupaciones de un número inmenso de pequeñísimos de esos corpúsculos llamados átomos.

Los átomos son muy poco diferentes los unos de los otros, por ejemplo hay átomos del material HIERRO, átomos de OXIGENO, átomos de COBRE, átomos de CARBONO, etc. En la naturaleza hay 103 elementos conocidos, entre naturales y artificiales (porque los ha hecho el hombre en el laboratorio, hoy puede haber algunos más).

Despúes de muchos años de experimentos e investigaciones los físicos del siglo XX pudieron penetrar dentro de «esa porción indivisible»,  y observaron que además existían otras partículas aún más pequeñas que los átomos y que eran las partes constituyentes del mismo.

La forma de dibujar un átomo, es la siguiente:

esquema de un átomo

Los científicos notaron que el átomo tiene en su centro casi una «esferita» que en su interior contiene dos partículas llamada: PROTONES Y NEUTRONES.

Por otro lado también observaron que alrededor de ese núcleo, giraban a gran velocidad otras partículas más pequeñas que las del núcleo y las llamaron: ELECTRONES.

Las partículas ELECTRÓN Y PROTÓN, tienen una carga eléctrica, en el primero la carga es NEGATIVA y el segundo la carga eléctrica es POSITIVA. Los NEUTRONES no poseen carga y el nombre deriva de la palabra «neutro».

El atómo está equilibrado eléctricamente, es decir por ejemplo, que si hay 10 electrones girando (10 cargas negativas), también ese átomo tiene 1o protones en su núcleo (10 cargas positivas)

En el esquema de abajo, vemos el átomo de HELIO, material con que están hechas las estrellas. Tiene dos protones y dos electrones. La cantidad de neutrones es variable, aqui también tiene dos.

composicion del atomo: protones, neutrones, electrones

¿Que es lo que hace que un material sea Hierro, otro Helio y otro por ejemplo Oro?…LA CANTIDAD DE PROTONES contenidos en el núcleo, cantidad que se denomina: NÚMERO ATÓMICO, en el caso del esquema: Na=2

A la suma de la cantidad de protones mas neutrones la llamamos: NUMERO MÁSICO, y en el caso que nos ocupa es: Nm=2+2=4.-

Esos mas de 100 elementos que forman la naturaleza, fueron agrupados en una tabla para ser estudiados y se la llama: Tabla Periódica de los Elementos Químicos o también Tabla de Mendeleiev

tabla de mendeliev

Ampliar Esta Tabla

Observa que cada elemento (químico) tiene una ubicación, y el orden es por el Número Atómico de cada elemento: primero es el HIDRÓGENO, con un protón, le sigue el HELIO con dos protones, luego el LITIO con tres protones, el BERILIO con cuatro protones, y asi hasta el último elemento N° 103 , llamado LAWRENCIO. Hay otros números en columna a la derecha, que luego veremos y nos muestra las capas y subcapas de los electrones. Los colores de los grupos es para diferenciar los tipos de elementos, entre alcalinos, lantánidos, no metales, metales ,etc. cada uno con sus propias características, como el brillo, conductividad electrica, etc.

estructura atomo de hidrógeno

LAS MEDIDAS DEL ÁTOMO:

Para los seres humanos es muy díficil imaginar distancias tan pequeñas, como es de la partículas atómicas, pero podemos decir que esas partículas, tienen un diámetro medio de unas diez millonésimas de milímetro, se necesitarían más de diez millones de ellas colocadas en línea recta para tener un milímetro de longitud.

1 mm.= 10.000.000 de partículas

El núcleo, que es parte predominante, es decir, la mas grande, de forma esférica, que posee un radio de unos  0,0000000000001 centímetros, UN UNO CON TRECE CEROS, como se puede ver es una medida sumamente chica para poder imaginarla. El diámetro de los electrones es aún mas pequeño.

Respecto al peso de esas partículas, no vamos a dar números, pero es un UNO CON VEINTIOCHO CEROS de gramo, y el peso del protón es 1836 veces el peso del eléctrón. A este concepto le llamamos MASA DE LA PARTÍCULA.

Dijimos que los electrones giran muy rapidamente alrededor del nucleo, en una trayectoria circular, y el radio de esa circuferencia es de UN UNO CON 11 CEROS de metro, 0,00000000001 m. Para las dimensiones del átomo esa medida es grande, porque esa medidas es 25.000 veces mas grande que el radio del núcleo.

Para llevarlo a una escala «mas humana», piensa que si el nucleo tiene la medida de una moneda, el radio del electrón seria de unos 250 metros.

Presentamos un esquema aproximado de las dimensiones a modo de aclarar un poco mas la idea, pero como consejo solo trata solo de recordar que un átomo mide 10.000.000 veces que 1 metro.

ESQUEMA medidas del atomo

NIVELES DE ENERGIA DE LOS ELECTRONES

Debemos aclarar que esas partículas son tan pequeñas que no pueden observarse, y cuando enviamos un rayo de luz para intentar verla, esa partícula cambia de posición en el mismo instante, entonces es imposible hablar de la posición exacta en el espacio que rodea al núcleo. Como consecuencia nació a principio del siglo XX una nueva física, conocida como física cuántica, que recurre a la PROBABILIDAD  de encontrar o «ver» un electrón en la región que rodea al núcleo de un átomo.

A partir de ese concepto hablamos de la CERTEZA de que un electrón se encuentre girando en cierta área que rodea al núcleo. Existen varias áreas o regiones de giro, y cada una le corresponde lo que llamamos NIVEL DE ENERGIA, para cada nivel hay un NÚMERO MAXIMO de electrones que pueden girar. Hay una fórmula muy simple que permite determinar la cantidad de electrones por nivel de energía o CAPA, y es la siguiente: 2.n².

Observa como se calcula el número de electrones por cada nivel en el esquema de abajo, usando la fórmula anterior.

niveles de energia de los electrones

Y finalmente cada nivel tiene un subnivel o subcapa que también permite que en esa zona giren electrones, a cada subnivel se lo llama. s , p , d , f, y el máximo de electrones es de 2, 6, 10 y 14 respectivamente.

Puedes observar la tabla siguiente:

tabla de subniveles de energia atomica

Resumiendo lo antedicho, podemos concluír que:

Entonces para el nivel es el 1, sabemos que solo puede contener 2 electrones, por lo que el nivel 1 tiene una subcapa llamada s, que permite 2 electrones.

Para el nivel 2, la cantidad de electrones es de 8, por lo que tendrá dos capas, la s y la p, con 2 y 6 electrones, es decir 8 en total.

Para el nivel 3 , la cantidad de electrones es de 18, entoces tendra tres capas, s, p y d , con 2, 6 y 10  electrones y l suma es 18.

En la tabla siguiente lo podemos analizar mas fácil, para tres capas.

tabla de capas y subcapas de los atomo

Entonces veamos por ejemplo ahora el átomo de NIQUEL, que según la tabla de los elementos nos indica que tiene 28 protones, entonces el numero de electrones también será de 28, y estarán ubicados de la siguiente manera:

En el NIVEL 1, tendrá 2 en la subcapa s , + NIVEL 2 con 8 en dos cubcapas ( s, p)  + NIVEL 3 con 18 en tres subcapas (s,p,d), cuya suma es de 28 electrones.

AMPLIACIÓN SOBRE LA ENERGÍA NUCLEAR: Los átomos de un elemento tienen siempre el mismo número atómico, pero pueden poseer distinto número de masa, por contar con un número diferente de neutrones; tales átomos se denominan isótopos.

El edificio del átomo, centro de enormes fuerzas que se ejercen entre cargas opuestas, no presenta una estabilidad ilimitada. El núcleo puede desintegrarse y liberar energía atómica, más correctamente energía nuclear, pues el proceso tiene lugar directamente en el núcleo del átomo.

Los fenómenos que conducen a la liberación de tal energía son la fisión y la fusión de núcleos. La fisión, traducción fonética de la voz inglesa fission, significa escisión, división o partición de la masa de un núcleo pesado en dos fragmentos, que originan los núcleos de otros dos átomos más livianos y de pesos atómicos más o menos iguales, y la fusión, unión de dos núcleos de átomos livianos para formar el núcleo de uno más pesado.

En ambos casds, la liberación de cantidades extraordinarias de energía se debe a la transformación de cierta cantidad de masa de los núcleos de los átomos originales de energía. Esta se determina por medio de la fórmula:

E = m.c², establecida por Albert Einstein.

En ella, E es la energía liberada, m la masa transformada y c la velocidad de la luz. Gracias a dicha transformación, destrucción o aniquilamiento de la masa o materia se puede, de una pequeña cantidad de ella, obtener una cantidad enorme de energía. Así, de la fisión de 1 kilogramo de uranio puede obtenerse una cantidad de energía equivalente a la que produce la combustión de 2.500 toneladas de carbón.

Las aplicaciones de la energía nuclear son numerosas. La bomba atómica o bomba A y la bomba de hidrógeno o bomba H se pueden emplear para excavar grandes canales, demoler rocas, etc. Los reactores nucleares sirven para producir energía eléctrica, así como para propulsar buques. También se utilizan piara obtener isótopos artificiales que tienen aplicaciones en medicina, agricultura e industria.

Fuente Consultada:
CIENCIA JOVEN Diccionarios Enciclopedico Tomo V – El Átomo y su Energía-

La materia y los cuatro elementos tierra agua fuego aire Fundamental

La materia y los Cuatro Elementos
Tierra, Agua ,Fuego, Aire

QUE ES LA MATERIA?

La naturaleza nos muestra una multitud de objetos distintos formados por diferentes materiales y, a la vez, vemos la desintegración de muchos de estos cuerpos: las montañas sufren la erosión del viento y del agua, que convierten en polvo lo que fueron inmensas piedras, la materia orgánica que forma a los seres vivos se degrada en componentes microscópicos por la acción de bacterias y otros organismos. ¿Hasta qué punto puede llegar en la desintegración de un objeto material?

Si tomamos una hoja de papel y la rompemos una y otra vez obteniendo en cada corte trozos más y más pequeños, ¿hasta dónde podrá continuar el proceso? Esta pregunta la formularon los griegos (y probablemente también otras civilizaciones) hace muchos siglos. Algunos, como Aristóteles, creían que el proceso de división de algo material era infinito, o dicho de otro modo: afirmaban que la materia es continua. El espacio entre los astros estaría ocupado por la materia más sutil y perfecta: el éter.

Aristóteles afirmaba que el espacio está completamente lleno de sustancia y, por consiguiente, que el vacío no existe.

La materia y los cuatro elementos tierra agua fuego airePor otro lado, Demócrito, que nació algunos años antes que Aristóteles, postulaba que al dividir un cuerpo material se podría llegar (con instrumentos con los que él no contaba) a obtener una porción mínima de materia que ya no sería divisible. A esta partícula la llamó átomo (palabra que en griego significa precisamente “no divisible”) y a su postura se la llama atomismo. Ciertamente, estas conjeturas no estaban respaldadas por ningún tipo de experimentación y se debatían sólo en el ámbito del pensamiento abstracto al que los griegos eran tan proclives.

Demócrito afirmaba que “lo único que existe son los átomos y el vacío”.

En todos los tiempos, para los que creían en la existencia del átomo fue una cuestión fundamental estimar cual sería, aproximadamente, su tamaño. Los antiguos ya habían notado que con una pequeñísima cantidad de tintura podía teñirse una inmensa cantidad de agua.

Esto les daba la pauta del increíble número de átomos presentes en una pequeña porción de materia Pero hubo que esperar hasta el siglo XVIII para obtener números que aproximaran un orden de magnitud para el tamaño del átomo. Hubo varias experiencias similares, entre ellas, la de Benjamín Franklin (1706-1790), quien en 1773 notó que una cucharada de aceite (unos 4 cm3 de volumen) derramada sobre la superficie tranquila de un lago se extendía abarcando un área de 2.000 m². A partir de esto dedujo que el tamaño de la molécula de agua no podía superar el valor:

4cm3/2.000m² 2.1O-7 cm

El valor promedio que actualmente se acepta para el tamaño del átomo es 10-8 cm.

A lo largo de la historia, el atomismo pasó por largas etapas de olvido y resurgió con fuerza en otros momentos. Inicialmente, mientras las ideas de Aristóteles marcaban el camino del conocimiento, el concepto de átomo fue dejado de lado. Pero a medida que la Física y la Química se fueron afirmando como ciencias, la existencia del átomo salió del ámbito de la especulación filosófica y surgió como necesaria a partir de la investigación de la materia, pero con características diferentes de las que Demócrito le había asignado. El átomo, tal como se lo conoce en la actualidad, ya no es una microscópica esferita sólida, indivisible, eterna e inmutable, sino que tiene una estructura interna cuya complejidad aún no termina de desentrañarse.

De todas maneras, todavía a principios del siglo XX la teoría atómica estaba en discusión y eminentes científicos (entre ellos, el Premio Nobel de Química Wilhelm Ostwald consideraban al átomo como una ficción muy poderosa, pues explicaba muchos de los comportamientos macroscópicos de la materia, a la cual no podían dar crédito.

Ver: El Átomo

Los primeros elementos: Tierra, Aire, Agua y Fuego

Una cuestión que sigue lógicamente a la postulación de la existencia de los átomos es la siguiente: ¿Existe un solo tipo de átomos que forman, según su disposición, todas las sustancias conocidas, o existen muchas variedades diferentes? Y si hay muchas variedades, ¿cuántas son? ¿Y en qué se diferencian los distintos átomos?

Así como la enorme cantidad de palabras de un idioma se arma a partir de unas pocas decenas de letras, todos los objetos que podemos conocer ¿estarán formados a partir de unos pocos constituyentes elementales?

Si prendemos fuego a un trozo de leña verde veremos que, a medida que la combustión avanza, el liquido (savia) en su interior burbujea, emanan vapores y, finalmente, cuando el fuego se extingue, sólo queda un polvo oscuro. Probablemente fue basándose en observaciones de este tipo que muchas de las civilizaciones antiguas, entre las cuales surgió la pregunta por los constituyentes elementales de la materia, llegaron a una respuesta similar: todos los cuerpos están compuestos por sólo cuatro constituyentes elementales: agua, aire, tierra y fuego. De acuerdo con esta concepción, las distintas sustancias que existen se diferencian según la proporción en que está presente cada elemento.

Algunos asociaban distintas formas y tamaños con los átomos de cada elemento: por ejemplo, los átomos de agua serían esferitas perfectas que les permitirían deslizarse unas sobre otras, mientras que los de tierra tendrían formas irregulares que los ayudarían trabarse entre sí dando más rigidez a la sustancia de la que participaran.

Aristóteles, en particular, adhería a esta teoría, pero agregaba un quinto elemento o quinta esencia: el éter, que formaba la esfera celeste.

Es interesante notar que existe un paralelismo entre los cuatro elementos y las formas en que la materia puede presentarse:

FUEGO——>ENERGÍA
AGUA——>LIQUIDO
TIERRA——>SÓLIDO
AIRE——>GASEOSO

El concepto de estos cuatro elementos primordiales fue mantenido durante siglos. Los egipcios y los árabes experimentaban y manipulaban sustancias en busca de combinaciones útiles para ramas tan diversas como la Medicina, los cosméticos, la metalurgia o el embalsamamiento.

En Europa, durante la Edad Media, los alquimistas fueron los herederos de esta tradición. La idea básica que manejaban era la de la transmutación. Esto implicaba la alteración de las proporciones de los cuatro elementos fundamentales presentes en una sustancia para obtener otra diferente.

Si bien la Alquimia, con su dosis de magia y sus métodos primitivos, estaba muy lejos de poder lograr su objetivo, permitió la producción y el reconocimiento de muchas nuevas sustancias (arsénico, cinc, bismuto, fósforo; los ácidos sulfúrico, nítrico y clorhídrico; las sales carbonato de sodio, sulfato de amonio y sulfato de sodio; etc.) y sentó las bases de lo que sería más tarde la experimentación química. Por otro lado, la idea de transmutar una sustancia en otra no era disparatada, y siglos más tarde los científicos modernos pudieron llevarla a cabo en sus laboratorios.

PROPIEDADES: Distintos tipos de materia poseen diferentes propiedades que las vuelven útiles para determinadas aplicaciones. El titanio, por ejemplo, es resistente y liviano al mismo tiempo; el cobre es buen conductor de la electricidad y se puede moldear en hilos para fabricar cables. El plástico no es corroído por los ácidos y se puede utilizar como recipiente. Los ejemplos son innumerables

Propiedades extensivas
Se trata de características relacionadas con i la cantidad de la materia, que permiten clasíficar cuerpos y sistemas materiales.

VOLUMEN:Se refiere aL espacio que ocupa la materia. En el caso de los líquidos, el volumen suele medirse en ütros. Para los sólidos, lo más habitual es utilizar metros cúbicos.

MASA: Se la define corno la cantidad de materia presente en un objeto, aunque para los físicos el concepto es algo más complejo. Para la física clásica es una medida constante y se mide en kilogramos.

PESO: Para definir el peso entra en juego también la fuerza fie gravedad, ya que se trata de la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto, A mayor masa, mayor será el peso. Del mismo modo, mayor será el peso cuanto mayor sea la fuerza de gravedad.

Propiedades intensivas
No dependen sólo de la cantidad de la materia, sino del tipo de material. En muchos casos, son funciones de dos propiedades extensivas.

DENSIDAD
Surge de relacionar la masa de un cuerpo sobre su volumen. Por definición, se conside que la densidad del agua es de 1.000 kg/m3
Utilidad                                         Densidad (1.000 kg/m3)
Agua……………………………………………………….1.000
Aceite………………………………………………………920
Planeta Tierra…………………………………………. 5.515
Aire …………………… …………………………………. 1.3
Acero……………………………………………………… 7.850

SOLUBILIDAD
Es la capacidad que tienen algunas sustancias de disolverse en otras.

DUREZA
Se define como la resistencia que opone una sustancia a ser rayada por otra. La sustancia con mayor índice de dureza raya a la de menor índice de dureza.

La escala de Mohs
Se utiliza en mineralogía y establece la dureza de un mineral de acuerdo con una tabla:
Talco: El paso de una uña basta para rayarlo
Yeso: Una uña puede rayarlo, pero con mayor dificultad
Calcita: Se la puede rayar con una moneda
Fruorita: Un cuchillo puede provocar el rayón
Apatito: Se raya con un cuchillo y algo de fuerza
Ortoclasa: Se raya con lija de acero
Cuarzo: Raya el Vidiro
Topacio: Raya el  cuarzo
Coridón: Raya el topacio
Diamante: Raya el material mas duro

PUNTO DE FUSIÓN
Vulgarmente se lo define como la temperatura en la que un sólido se vuelve líquido.

PUNTO DE EBULLICIÓN
Generalmente se lo define como la temperatura a partir de la cual una sustancia líquida se vuelve gaseosa.

CONDUCTIVIDAD
Es la capacidad de una sustancia de permitir el paso de una corriente eléctrica, del calor o del sonido, a través de sí misma, Los metales suelen ser buenos conductores eléctricos, como el cobre, muy utilizado para fabricar cables.

OTRAS PROPIEDADES
Además de las citadas, existen otras numerosas propiedades intensivas para clasificar la materia. Algunas de ellas son índice de refracción, tenacidad, viscosidad, maleabilidad, etc.

Ver: El Átomo Para Principiantes