Materia

Sin embargo, en el uso moderno se considera materia (en oposición al espacio-tiempo) a cualquier campo cuántico, formado por partículas másicas o no-másicas como los fotones[2]​: 21 [3]​ que pueden interactuar con otras formas de materia, y con los detectores e instrumentos físicos usados para su medición.

Una definición estándar o tradicional de materia ordinaria es «cualquier cosa que tenga masa y volumen (ocupe espacio)».

El Modelo estándar tiene dos tipos de fermiones elementales: los cuarks y los leptones, que se analizan a continuación.

Además, los bariones «exóticos» formados por cuatro cuarks y un anticuark se conocen como pentacuarks, pero su existencia no está generalmente aceptada.

A una densidad suficientemente alta, se espera que la materia extraña sea superconductora del color.

donde el último término fue estimado a partir de las últmas medidas del satélite científico Planck Surveyor (2018) como

[50]​ Son sustancias puras que están constituidas por 2 o más elementos combinados en proporciones fijas.

Estas nuevas partículas pueden ser fotones de alta energía (rayos gamma) u otros pares partícula‑antipartícula.

Las antipartículas y algunas antimaterias estables (como el antihidrógeno) pueden fabricarse en cantidades mínimas, pero no en cantidad suficiente para hacer algo más que probar algunas de sus propiedades teóricas.

Que dicho sustrato sea uno solo o varios principios materiales (aire, fuego, tierra y agua), fue cuestión planteada por los filósofos milesios; los eleatas, en cambio, cuestionaron la realidad del movimiento y, junto con los pitagóricos, fundamentaron el ser en un principio formal del pensamiento, dejando a la materia meramente como algo indeterminado e inconsistente, un no‑ser.

El problema es la explicación del cambio sustancial que se produce en la generación y corrupción de la sustancia.

Según los modelos físicos actuales, solo aproximadamente el 5 % de nuestro universo está formado por materia másica ordinaria.

Una parte de la materia másica, concretamente la que compone los astros subenfriados y las estrellas, está constituida por moléculas, átomos, e iones.

Algunas partículas son idénticas a su antipartícula, como por ejemplo el fotón, que no tiene carga.

En el Modelo estándar hay dos tipos de fermiones elementales: los leptones y los quarks, que se exponen a continuación.

[80]​ Una sustancia química[81]​ es una clase particular de materia homogénea constituida por átomos, ya sean libres o enlazados entre sí, en proporciones definidas.

Sin embargo, dentro del núcleo atómico la cercanía entre neutrones y protones hace que sean mucho más rápidas, vía interacción fuerte, las reacciones: (2)

En función de los valores que puede tomar el tercer número cuántico ml (‑1, 0 y 1) se obtienen los tres orbitales p simétricos respecto a los ejes X, Z e y. Análogamente al caso anterior, los orbitales p presentan n‑2 nodos radiales en la densidad electrónica, de modo que al incrementarse el valor del número cuántico principal la probabilidad de encontrar el electrón se aleja del núcleo atómico.

También podemos recurrir al proceso contrario para determinar la primera afinidad electrónica, ya que sería la energía consumida en arrancar un electrón a la especie aniónica mononegativa en estado gaseoso de un determinado elemento; evidentemente la entalpía correspondiente Eea tiene signo negativo, salvo para los gases nobles y metales alcalinotérreos.

Esta propiedad nos sirve para prever qué elementos generarán con facilidad especies monoatómicas aniónicas estables.

Estas funciones pueden usarse para calcular propiedades químicas y físicas tales como la probabilidad de encontrar un electrón en una región del espacio.

[102]​ Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas.

Aunque existen varios marcos teóricos en los que la simetría molecular puede estudiarse, la teoría de grupos es el principal.

La topología no es sensible a los detalles de un campo escalar, y con frecuencia se puede determinar mediante cálculos simplificados.

[111]​[112]​ En mecánica cuántica, bajo la interpretación probabilística, las partículas no pueden ser consideradas puntuales, sino que se encuentran deslocalizadas espacialmente antes de realizar una medida sobre su posición.

El enlace es más polar cuanto mayor sea la diferencia entre las electronegatividades de los átomos que se enlazan.

Gracias a su movimiento constante, las partículas de una sustancia se distribuyen uniformemente en el espacio libre.

Excepto el vidrio y las sustancias amorfas, cuya estructura no aparece ordenada sino desorganizada, toda la materia sólida se encuentra en estado cristalino.

Los sólidos pueden ser clasificados de acuerdo a la naturaleza del enlace entre sus componentes atómicos o moleculares.

Las propiedades generales presentan los sistemas materiales básicos sin distinción y por tanto no permiten diferenciar una sustancia de otra.

El hidrógeno en estado plasmático es la materia ordinaria más abundante del universo
Distribución estimada de materia y energía oscura en el Universo, en la actualidad y en los momentos iniciales del universo [ 14 ]
Bajo la «definición basada en quarks y leptones», las partículas elementales y compuestas formados de cuarks (en púrpura) y leptones (en verde) serían la «materia»; mientras los bosones «izquierda» (en rojo) no serían materia. Sin embargo, la energía de interacción inherente a partículas compuestas (por ejemplo, gluones, que implica a los neutrones y los protones) contribuye a la masa de la materia ordinaria.
Estructura de cuarks de un protón: 2 cuarks arriba (up) y 1 cuark abajo ( down ) .
Comparación entre la enana blanca IK Pegasi B (centro), su compañera de clase A IK Pegasi A (izquierda) y el Sol (derecha). Esta enana blanca tiene una temperatura superficial de 35 500 K.
Diagrama de fase de una sustancia típica a un volumen fijo. El eje vertical es la p resión y el horizontal la t emperatura. La línea verde marca el punto de congelación (por encima de la línea verde es sólido, por debajo es líquido), y la línea azul el punto de ebullición (por encima es líquido y por debajo es gas ). Así, por ejemplo, a mayor t , es necesario una mayor p para mantener la sustancia en fase líquida. Las tres fases, líquido, gas y sólido, pueden coexistir en el punto triple . Por encima del punto crítico , no hay diferencia detectable entre las fases. La línea de puntos muestra el comportamiento anómalo del agua : el hielo se funde a una temperatura constante con el aumento de la presión. [ 51 ]
Según estimaciones recientes, resumidas en este gráfico de la NASA , alrededor del 70 % del contenido energético del Universo consiste en energía oscura, cuya presencia se infiere en su efecto sobre la expansión del Universo pero sobre cuya naturaleza última no se sabe casi nada.
Estructura de quark de un protón: 2 quarks arriba y 1 quark abajo.
Diagrama de Segrè , en rojo los núcleos estables, en otros colores los núcleos inestables coloreados según el período de desintegración. Obsérvese que un ligero exceso de neutrones favorece la estabilidad en átomos pesados.
Configuración de los orbitales sp². El carbono con hibridación sp 2 se une con 3 átomos (dos enlaces simples y un doble enlace)
enlace σ entre dos átomos: localización de la densidad electrónica.
Dos orbitales p formando un orbital π.
La temperatura de un gas monoatómico es una medida relacionada con la energía cinética promedio de sus moléculas al moverse. En esta animación, la relación del tamaño de los átomos de helio respecto a su separación se conseguiría bajo una presión de 1950 atmósferas . Estos átomos a temperatura ambiente tienen una cierta velocidad media (aquí reducida dos billones de veces).
La imagen de la izquierda muestra efusión, donde la imagen de la derecha muestra difusión. La efusión se produce a través de un orificio más pequeño que la trayectoria libre media de las partículas en movimiento, mientras que la difusión ocurre a través de una abertura en la cual las partículas múltiples pueden fluir a través simultáneamente.
Diagrama de energía de Gibbs del butano en función del ángulo diedro.
Muestra de lectura de bromometano (CH 3 Br), que muestra picos alrededor de 3000, 1300, y 1000 cm −1 (en el eje horizontal).
Animación 3D del estiramiento simétrico de los enlaces C ‑ H de bromometano.
Solvatación de un ion de sodio con agua .
Estructura del 2.2.2‑Criptando que encapsula un catión de potasio (violeta). En estado cristalino, obtenida mediante difracción de rayos X. [ 126 ]
Estructura del complejo de inclusión 3:1de urea y 1,6‑diclorohexano. El marco está compuesto por moléculas de urea que están unidas por enlaces de hidrógeno, dejando aproximadamente canales hexagonales en los que se alinean las moléculas del clorocarbon (el oxígeno es de color rojo, el nitrógeno es azul, el cloro es verde). [ 129 ]
Clatrato de metano en plena combustión.