ESTRUCTURA DE LA MATERIA 1: Propiedades de la Materia

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TEMTICA:

1. CONCEPTOS BSICOS a. Materia b. Qumica

2. PROPIEDADES DE LA MATERIA

3. CLASIFICACIN DE LAS PROPIEDADES a. Generales b. Especficas c. Segn la cantidad de sustancia

4. TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA a. Cambios fsicos b. Cambios qumicos (Reacciones)

PARTE 1 Propiedades de la Materia

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1. CONCEPTOS BSICOS

1.1. MATERIA Todo el universo, todo lo que existe a nuestro alrededor est constituido por MATERIA. Por lo tanto, definimos materia como todo lo que nos rodea, es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Adems, la materia est sujeta a cambios e interacciones, y posee una determinada cantidad de energa. El aire que respiramos, el papel donde escribimos, nuestra vivienda, nuestros objetos ms cercanos, y hasta nosotros mismos somos materia. Pese a la gran variedad de materiales que existen, tenemos bastantes cosas en comn, y eso es lo que hace a la materia un tema intrigante y especial tratado por una rama de las ciencias naturales llamada QUMICA.

1.2. QUMICA La qumica es la ciencia que estudia la materia, sus propiedades, su constitucin cualitativa (cmo es y de qu est hecha) y cuantitativa (qu cantidades o proporciones la componen), los cambios que experimenta, as como las variaciones de energa que acompaan a las transformaciones en las que interviene.

La qumica es una ciencia que pese a su alto impacto en los ltimos tiempos, tiene una larga historia originada tras los rituales de carcter mgico y esotrico que le dio la Alquimia en el siglo V d.C., la cual fue adaptndose al proceso cientfico slo hasta el siglo XVIII. Gracias a esta ciencia existen materiales que antes no se haban imaginado, se desarrollaron medicamentos efectivos, se elaboran productos ms econmicos y durables, entre un sinnmero de aplicaciones, adems de ser imprescindible para la explicacin del funcionamiento de los organismos vivos. Actualmente, la qumica es considerada una ciencia bsica que hace parte integral de diversas reas profesionales gracias a la complejidad propia de su conocimiento.

2. PROPIEDADES DE LA MATERIA

Una sustancia se identifica y distingue de otras por medio de sus propiedades o cualidades fsicas y qumicas. Estas propiedades se refieren a las cualidades o caractersticas que identifican y diferencian a los materiales, y son importantes para comprender la enorme diversidad de la materia. Estas propiedades impresionan a nuestros sentidos o a los instrumentos de medida. As podemos diferenciar el agua del alcohol, el hierro del oro, azcar de la sal, etc. Las propiedades de la materia se clasifican en dos grandes grupos: generales y especificas.

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2.1. PROPIEDADES GENERALES O EXTRNSECAS Las propiedades generales son las propiedades comunes a toda clase de materia; es decir, no nos proporcionan informacin acerca de la forma como una sustancia se comporta y se distingue de las dems. Estas propiedades son tan comunes que no importa el estado en que se encuentre la sustancia, puede determinarse igual. Es importante el estudio de las propiedades generales porque la existencia de dichas propiedades sugiere que a pesar de la diversidad en los materiales que nos rodean, podra ser que existiera una estructura ntima comn a todos. Las propiedades generales ms importantes son:

2.2. PROPIEDADES ESPECFICAS O INTRNSECAS:

Las propiedades especficas son caractersticas de cada sustancia y permiten diferenciar un cuerpo de otro. Estas propiedades dependen del estado en que se encuentre la sustancia, por lo tanto, no toda la materia las tiene en comn. Las propiedades especficas se clasifican en propiedades fsicas y propiedades qumicas. 2.2.1. Propiedades fsicas: Son las que se pueden determinar sin que los cuerpos varen su naturaleza. Entre las propiedades fsicas se encuentran:

Cantidad de materia que tiene un cuerpo.Masa:

Espacio que ocupa un cuerpo.Volumen:

Efecto de la fuerza de atraccin o gravedad que ejerce sobre los cuerpos.Peso:

Tendencia de un cuerpo a permanecer en estado de movimiento o de reposo mientras no exista una causa que la modifique y se relaciona con la masa del objeto.

Inercia:

Caracterstica por la cual un cuerpo no puede ocupar el espacio que ocupa otro cuerpo al mismo tiempo.

Impenetrabilidad:

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a) Propiedades organolpticas:

Son aquellas que se determinan a travs de las sensaciones percibidas por los rganos de los sentidos. Entre ellas tenemos:

b) Estado fsico: Es la propiedad de la materia que se origina por el grado de cohesin de las molculas. La menor o mayor movilidad de las molculas caracteriza cada estado. Aunque tradicionalmente estamos acostumbrados a referirnos a tres estados de la materia: slido, lquido y gaseoso; investigaciones recientes proponen la existencia de otros estados, los cuales se producen, sobre todo, en condiciones extremas de temperatura y presin. Estos nuevos estados corresponden al estado de plasma y el superfluido.

Color: Percepcin de la longitud de onda de la luz reflejada al ojo. El color tcnicamente es una ilusin que depende de nuestro sistema visual, pero sirve para caracterizar a simple vista algunas sustancias. Por ejemplo, el color caracterstico del oro es dorado, las esmeraldas son verdes, etc.

Forma: Aspecto visual (e incluso tctil) de un objeto, comparado con uno de referencia.

Textura: percepcin al tacto de un objeto. De acuerdo a lo que recibe nuestro sistema nervioso, la textura nos da sensaciones como de aspereza, suavidad, textura lisa o rugosa, etc.

Olor: Lo que se percibe de un objeto a travs del sentido del olfato, gracias a la interaccin de partculas voltiles de la sustancia que llegan a nuestros centros receptores qumicos. El olor identifica a varias sustancias, como por ejemplo el alcohol, la gasolina, los perfumes, etc.

Sabor: Sensacin que se recibe a travs del sentido del gusto, mediante la accin de la sustancia sobre los receptores qumicos de las papilas gustativas.

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El plasma es un estado que adoptan los gases cuando se calientan a elevadas temperaturas del orden de 10.000 C: las molculas adquieren tanta energa cintica, que los frecuentes choques provocan la ruptura de las molculas e incluso de los tomos, lo que origina una mezcla de iones positivos y electrones deslocalizados, donde el nmero de cargas, adems de los tomos y las molculas, es prcticamente el mismo. En el universo la mayora de materia se encuentra en este estado debido a las altas temperaturas que poseen las estrellas. El superfluido (o fluido supercrtico) es un estado que se consigue cuando un gas, como el helio, se lica a altas presiones y temperaturas cercanas al cero absoluto. La sustancia se comporta como un lquido que trepa por las paredes y escapa. Presenta muy poca friccin y viscosidad.

c) Propiedades fsico/mecnicas: Son aquellas propiedades fsicas en las cuales no se perciben con los sentidos, sino que son medidas a partir de la intervencin de acciones externas como esfuerzos mecnicos o por efecto del calor: 1) Temperatura: Es el grado de calor que posee un objeto. Es el efecto de la energa calrica (o calor) sobre las partculas de un objeto. Se mide en escalas como grados Celsius o centgrados (C), grados Fahrenheit (F) y grados Kelvin (K), en trminos absolutos. Aunque la temperatura de un objeto es variable segn las condiciones en que se encuentre, sin embargo existen temperaturas que caracterizan a una sustancia en particular. Estas son:

a) Punto de ebullicin: es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado lquido al estado gaseoso. b) Punto de fusin: es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado slido al estado lquido.

2) Solubilidad: Es la propiedad que tienen algunas sustancias de disolverse en un lquido a una temperatura determinada. 3) Densidad: Es la relacin que existe entre la masa de una sustancia y su volumen. Por ejemplo, un trozo de plomo pequeo es ms denso que un objeto grande y liviano como el corcho. Se expresa matemticamente como:

=

4) Dureza: Es la resistencia que oponen las sustancias a ser rayadas. Se mide mediante una escala denominada escala de Mohs que va de uno hasta diez. As, por ejemplo, dentro de esta escala el talco tiene una dureza de uno (1), mientras que el diamante presenta un grado de dureza de diez (10). 5) Elasticidad: Es la capacidad que tienen los cuerpos de deformarse cuando se aplica una fuerza sobre ellos y de recuperar su forma original cuando la fuerza aplicada se suprime. 6) Ductilidad: Mide el grado de facilidad con que ciertos materiales se dejan convertir en alambres o hilos. 7) Maleabilidad: Mide la capacidad que tienen ciertos materiales para convertirse en lminas, como el cobre o el aluminio. En general, los materiales que son dctiles tambin son maleables. 8) Tenacidad: Es la resistencia que ofrecen los cuerpos a romperse o deformarse cuando se les golpea. Uno de los materiales ms tenaces es el acero. 9) Fragilidad: Es la tendencia de un objeto a romperse o fracturarse. 10) Resistencia mecnica: Es la capacidad de un material para soportar todo tipo de esfuerzos mecnicos. Entre ellos encontramos la resistencia a la compresin y a la expansin.

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11) Conductividad elctrica: Capacidad de un material para conducir la corriente con facilidad. Los metales y algunos lquidos como el agua facilitan este trabajo y por eso se llaman conductores. Los dems materiales se llaman aislantes, y por el hecho de no conducir la corriente bien, tienden a calentarse.

12) Conductividad trmica: Anlogo al anterior, es la capacidad de un material conducir el calor. Por lo general los materiales que

son buenos conductores elctricos, tambin lo son del calor. Igualmente, existen tanto Conductores Trmicos como sustancias Aislantes. 13) Viscosidad: Caracterstica propia de los lquidos, es el grado de cohesin que tiene un lquido, lo cual lo hace fluir lentamente y le otorga un espesor caracterstico. Sustancias viscosas son el aceite, el petrleo, las resinas, etc.

2.2.2. Propiedades qumicas. Son las que determinan el comportamiento de las sustancias cuando se ponen en contacto con otras. Cuando determinamos una propiedad qumica, las sustancias cambian o alteran su naturaleza. Por ejemplo, cuando dejamos un clavo de hierro a la intemperie durante un tiempo, observamos un cambio que se manifiesta por medio de una fina capa de xido en la superficie del clavo. Decimos entonces que el clavo se oxid y esto constituye una propiedad qumica tanto del hierro como del aire; el primero por experimentar una oxidacin y el segundo por producirla. Algunas propiedades qumicas son:

a. Combustin: es la cualidad que tienen algunas sustancias para reaccionar con el oxgeno, desprendiendo, como consecuencia, energa en forma de luz o calor.

b. Reactividad con el agua: algunos metales como el sodio y el potasio reaccionan violentamente con el agua y forman sustancias qumicas denominadas hidrxidos o bases.

c. Reactividad con las sustancias cidas: es la propiedad que tienen algunas sustancias de reaccionar con los

cidos. Por ejemplo, el magnesio que es un metal, reacciona con el cido clorhdrico para formar hidrgeno gaseoso y una sal de magnesio.

d. Reactividad con las bases: es la propiedad que poseen ciertas sustancias de reaccionar con un grupo de

compuestos qumicos denominados bases o hidrxidos. As, por ejemplo, la formacin de la sal comn o cloruro de sodio (NaCl) se debe a la reaccin entre el cido clorhdrico (HCl) y el hidrxido de sodio (NaOH).

3. TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA

3.1. TRANSFORMACIONES FSICAS (CAMBIOS FSICOS): Son aquellas transformaciones o cambios que no afectan la composicin de la materia. En los cambios fsicos no se forman nuevas sustancias. Se dan cambios fsicos cuando ocurren fenmenos como los siguientes: el aroma de un perfume se esparce por la habitacin al abrir el frasco que lo contiene; al aadir azcar al agua, el azcar se disuelve en ella. En estos ejemplos, el perfume se evapora y el azcar se disuelve. Cada una de estas transformaciones se produce sin que cambie la identidad de las sustancias; slo cambian algunas de sus propiedades fsicas por lo que se dice que ha sucedido una transformacin fsica.

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Tambin son cambios fsicos, los cambios de estado, porque no se altera la composicin o naturaleza de la sustancia. Los cambios de estado dependen de las variaciones en las fuerzas de cohesin y de repulsin entre las partculas. Cuando se modifica la presin o la temperatura, la materia pasa de un estado a otro.

Al aumentar la presin, las partculas de materia se acercan y aumenta la fuerza de cohesin entre ellas. Por ejemplo, un gas se puede transformar en lquido si se somete a altas presiones. Al aumentar la temperatura, las partculas de materia se mueven ms rpido y, por tanto, aumenta la fuerza de repulsin entre ellas. Por ejemplo, si se calienta un lquido, pasa a estado gaseoso. Son cambios de estado la fusin, la solidificacin, la vaporizacin, la condensacin y la sublimacin:

a) Fusin: es el paso del estado slido al estado lquido. b) Solidificacin: es el proceso inverso a la fusin, es decir, es el cambio del estado lquido al estado slido. c) Evaporacin, vaporizacin o ebullicin: paso del estado lquido a gaseoso. d) Condensacin: es el proceso inverso a la evaporacin, es decir, es el cambio de gas a lquido. e) Sublimacin progresiva: es el paso del estado slido al estado gaseoso sin pasar por el estado lquido. f) Sublimacin regresiva o volatilizacin: es el proceso inverso a la sublimacin progresiva. Del estado

gaseoso se pasa al estado slido al bajar la temperatura. 3.2 TRANSFORMACIONES QUMICAS (CAMBIOS QUMICOS): Son aquellas transformaciones o cambios que afectan la composicin de la materia. En los cambios qumicos se forman nuevas sustancias. Por ejemplo cuando ocurren fenmenos como los siguientes: un papel arde en presencia de aire (combustin) y un metal se oxida en presencia de aire o agua (corrosin), podemos decir que cambi el tipo de sustancia, convirtindose en otra diferente: por eso se dice que se produjo una transformacin qumica. En las transformaciones qumicas se producen reacciones qumicas. Una reaccin qumica se da cuando dos o ms sustancias entran en contacto para formar otras sustancias diferentes. Es posible detectar cundo se est produciendo una reaccin qumica porque observamos cambios de temperatura, desprendimiento de gases, etc

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ACTIVIDAD

1. Responda: Segn tu opinin

a) cmo ha impactado la qumica en la calidad de vida de la humanidad? b) Por qu la qumica se ha hecho tan imprescindible y necesaria en el mundo moderno? c) cmo crees que la qumica actuar en el futuro?

2. Actualmente los qumicos industriales se dedican a la fabricacin de productos que mejoran nuestra calidad de vida, tanto a nivel del cuidado de la piel, como aquellos relacionados con el cuidado del

organismo. Sin embargo, una desventaja de estas actividades es la produccin de residuos que contaminan el ambiente.

a) Cules son las ventajas y las desventajas de la obtencin de estos productos? b) Qu otros campos de accin tiene la qumica industrial?

3. Elabore una sopa de letras o crucigrama con veinte (20) trminos y sus respectivas definiciones, acerca de las propiedades generales y especficas de la materia.

4. Determina cules de los siguientes cambios son fsicos y cules son qumicos, y explica por qu:

a) Quemar papel b) Limpiar los objetos de plata c) Hacer hielo en el congelador d) Hervir agua

e) Fundir hierro f) Obtener sal de cocina a partir de sodio y cloro g) Oxidar un clavo h) Disolver azcar en agua

i) Hacer una fogata j) Elaborar un pastel k) Fabricar papel a partir de madera l) Moldear plastilina

5. Calcular la densidad de los siguientes objetos:

a) una pieza de metal que tiene una masa de 25 g y ocupa un volumen de 6 mL. b) una madera que tiene 14 g de masa y 100 cm3 de volumen. c) un material que ocupa 200 cm3 y 150 g de masa d) una gota de mercurio de 27.2 g que ocupa 2 mL. Compare y determine cul es ms denso.

6. De un objeto cotidiano determine todas las propiedades fsicas posibles y explique cules pueden cambiar (mnimo 15). 7. Consultar los siguientes datos para las sustancias de la lista:

PROPIEDADES SUSTANCIAS Composicin qumica Punto de Fusin Punto de ebullicin Dureza (escala Mohs) [slo slidos] Viscosidad relativa [slo lquidos] Color caracterstico Estado Densidad Olor Conductividad trmica Conductividad elctrica

cido clorhdrico (HCl) Hierro Bronce Cobre Acero Madera (buscar cualquier tipo de madera) Plata Oro Zinc Bromo Mercurio

Realizar en el cuaderno

Realizar en la gua

Tarea