1.2.1 Propiedades de la materia: Intensivas, extensivas, qumicas y fsicas. Clasificacin, ejemplos y definicin.
Materia La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene
masa. La materia incluye lo que podemos ver y tocar (como el agua, la tierra y los arboles) y lo que no podemos ver ni tocar (como el aire).
Clasificacin de la Materia Los qumicos distinguen varios subtipos de materia
con base en su composicin y propiedades.
La clasificacin de la materia incluye sustancias, mezclas, elementos y compuestos, adems de los tomos y molculas.
Sustancias y Mezclas
Una sustancia es una forma de materia que tiene composicin definida (constante) y propiedades distintivas. Son ejemplos de ello el agua, amoniaco, azcar de mesa (sacarosa), oro y oxigeno. Las sustancias difieren entre si por su composicin y se pueden identificar segn su aspecto, color, sabor y otras propiedades.
Sustancias y Mezclas Una mezcla es una combinacin de dos o ms
sustancias en la que stas conservan sus propiedades. algunos ejemplos familiares de ello son el aire, las bebidas gaseosas, la leche y el cemento. Las mezclas no poseen composicin constante. Por tanto, las muestras de aire obtenidas en distintas ciudades probablemente diferirn en su composicin a causa de diferencias de altitud, contaminacin atmosfrica, etctera.
Clasificacin de Mezclas
Mezclas
Homogneas Heterogneas
Clasificacin de la Materia.
Las Mezclas Homogneas: Son aquellas en las que la composicin y las propiedades de la mezcla es la misma en toda la extensin, y por esta razn tienen una apariencia uniforme en todas sus partes.
Ejemplos:
Las disoluciones (Slido en lquido).
Las aleaciones (Slido en slido).
El aire (Gas en gas).
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Clasificacin de la Materia.
Las Mezclas Heterogneas: Son aquellas que no tienen la misma composicin y propiedades en todas sus partes y sus componentes son fsicamente identificables.
La arena, las rocas, la madera; no tienen la misma composicin, propiedades y apariencia en cada parte.
Las diferentes porciones de la muestra tienen propiedades claramente diferentes, es una mezcla no uniforme.
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Clasificacin de la Materia. Fase de una Mezcla Heterognea: Es la porcin de
una mezcla heterognea fsicamente identificable.
Ejemplos:
Agua en aceite.
Gasolina en agua.
Alcohol en aceite.
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Cualquier mezcla, sea homognea o heterognea, se puede formar y luego separar por medios fsicos en sus componentes
puros sin cambiar la identidad de tales componentes.
Ejemplos
La condensacin del vapor permite recuperar el agua.
En cuanto a la separacin de la mezcla hierro-arena, es posible usar un imn para separar las virutas de hierro.
Despus de la separacin, los componentes de la mezcla tendrn la misma composicin y propiedades que al principio.
Elementos y Compuestos
Las sustancias pueden ser elementos o compuestos. un elemento es una sustancia que
no se puede separar en otras ms sencillas por
medios qumicos. Hasta la fecha se han
identificado 117 elementos. La mayora de
ellos se encuentran de manera natural en la
Tierra. Los otros se han obtenido por medios
cientficos mediante procesos nucleares.
Al
As
S
Ca Ba
K Hg
Na
Pb
Mg P
O
N Zn
Cl
Br Co
Algunos Elementos comunes
Clasificacin de la Materia.
Los Compuestos: Son sustancias formadas por tomos de dos o ms elementos unidos qumicamente en proporciones definidas.
Solamente pueden descomponerse o modificar su composicin atmica en componentes ms simples utilizando mtodos qumicos.
Las propiedades qumicas y fsicas de los compuestos no varan en toda la extensin de la porcin de sustancia pura.
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Clasificacin de la Materia
Los tres estados de la materia
Materia
Estados de la Materia.
El Estado Lquido: Las partculas individuales estn confinadas a un volumen definido y adquieren la forma del recipiente que las contiene.
Son capaces de deslizarse una molcula sobre otra o una lmina de molculas sobre otra lmina, de tal manera que en su conjunto los lquidos pueden fluir, siendo la fluidez otra de sus principales caractersticas. Las fuerzas de atraccin entre molculas de lquidos son menores que en los slidos.
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Estados de la Materia.
El Estado Gaseoso: Los gases son mucho menos densos que los slidos y los lquidos.
Tienden a ocupar el volumen del recipiente que lo contiene. Pueden expandirse hasta el infinito y comprimirse con facilidad.
Las molculas de los gases estn muy separadas unas de otras, ya que las fuerzas de atraccin entre sus molculas no existen a bajas presiones y solo aparecen a medianas y altas presiones y bajas temperatura.
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Cambios fsicos y qumicos.
Cambios Fsicos: Son aquellos que no modifican la estructura qumica esencial de la materia, sino solo su apariencia fsica.
Ejemplos: Todos los cambios que se dan entre los estados de la materia por absorcin o liberacin de energa.
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Cambios fsicos y qumicos.
Un cambio fsico puede sugerir que tambin ha tenido lugar un cambio qumico.
Por ejemplo: Cambios de color, calentamiento del recipiente, formacin de un slido al mezclar dos lquidos, burbujeos dentro de las soluciones.
Un cambio fsico generalmente es apreciable fcilmente por los sentidos.
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Cambios fsicos y qumicos.
Cambios Qumicos: Son aquellos que modifican la estructura qumica esencial de la materia y transforman una sustancia en otra qumicamente diferente.
Por ejemplo: Explosin de la plvora, quemar un trozo de lea, encender un cigarrillo, y en general, todas las reacciones qumicas.
En algunos casos, los cambios qumicos son totalmente irreversibles.
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Propiedades de la materia: Sustancias Puras
Materia
Macroscpicas
Submicroscpicas
Microscpicas
Propiedades Macroscpicas, Microscpicas y Submicroscpicas.
Propiedades Macroscpicas: Son aquellas que se pueden observar y/o medir fcilmente porque se refieren a un conglomerado muy grande de partculas.
Por ejemplo: Volumen, Temperatura, Presin, Densidad, Expansibilidad, Compresibilidad, Viscosidad, etc.
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Propiedades Macroscpicas, Microscpicas y Submicroscpicas.
Propiedades Microscpicas: Son bsicamente las que se pueden observar con aparatos sofisticados tales como los microscopios electrnicos.
Por ejemplo: Radio atmico, Radio inico, Longitud de enlace qumico.
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Propiedades Macroscpicas, Microscpicas y Submicroscpicas.
Propiedades Submicroscpicas: Son aquellas que solo pueden medirse o inferirse en forma indirecta.
Son bsicamente dos:
El orden molecular
Las fuerzas intermoleculares.
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Propiedades Macroscpicas, Microscpicas y Submicroscpicas.
Orden Molecular: Es el modo de distribucin o de empaquetamiento de las molculas de la materia.
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Propiedades Macroscpicas, Microscpicas y Submicroscpicas.
Fuerzas Intermoleculares: Son las fuerzas que se establecen entre las molculas de materia cuando estas estn muy cerca unas de otras.
Estas fuerzas pueden ser de atraccin y de repulsin. Dependiendo del tamao de estas fuerzas con respecto a las otras as ser la dureza de la materia.
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Propiedades de la Materia
Materia
Cuantitativas Cualitativas
Propiedades Fsicas y Qumicas.
Propiedades Fsicas: Estas son las que se pueden medir y observar sin modificar la estructura qumica molecular o la composicin de dicha sustancia.
Por ejemplo: El punto de fusin normal, el punto de ebullicin normal, calor especfico, densidad, etc.
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Propiedades Fsicas y Qumicas.
El agua lquida difiere del hielo slo en apariencia, NO en su composicin (2 tomos de Hidrgeno y 1 de Oxgeno).
Los puntos en los que se producen cambios de estado de la materia siempre son propiedades fsicas (punto de fusin, punto de congelacin, punto de ebullicin).
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Propiedades Fsicas y Qumicas.
Propiedades Qumicas: Son las que se pueden observar y medir solamente mediante cambios qumicos en la estructura molecular de dichas sustancias.
Adems describen la forma en que una sustancia puede cambiar o reaccionar para formar otras sustancias.
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Propiedades Fsicas y Qumicas.
En el enunciado el Hidrgeno gaseoso se quema en presencia de Oxgeno para formar agua se describe una propiedad qumica del Hidrgeno, porque se efecta un cambio qumico (la combustin).
No es posible recuperar los compuestos originales mediante cambios fsicos.
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Propiedades de la Materia
Materia
Intensivas Extensivas
Propiedades Intensivas y Extensivas.
Son propiedades intensivas si su magnitud no depende de la cantidad de materia. No dependen de cunta materia se considere en la medicin.
Por ejemplo: Densidad, punto de ebullicin normal, calor especfico, dureza, temperatura, etc.
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Propiedades Intensivas y Extensivas.
Son propiedades extensivas si su magnitud depende de la cantidad de materia.
Por ejemplo: Volumen, masa, peso, longitud.
Las propiedades extensivas pueden ser aditivas.
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Mediciones en Qumica En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se
han elegido a conveniencia 7 magnitudes denominadas magnitudes cientficas fundamentales, a partir de las cuales derivan las dems.
Adems, en el SI es posible usar prefijos para indicar fracciones y mltiplos de diez de cualquiera de las unidades de medida.
Mediciones en Qumica.
Magnitud
Fundamental
Unidad
Fundamental Smbolo
Longitud (L) METRO m
Masa (M) KILOGRAMO kg
Tiempo (T) SEGUNDO s
Corriente Elctrica AMPERE A
Temperatura KELVIN K
Intensidad Luminosa CANDELA cd
Cantidad de Sustancia MOL mol
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Mediciones en Qumica. Prefijos para mltiplos de las unidades:
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Factor Prefijo Smbolo Ejemplo
101 deca Da Decmetro
102 hecto H Hectmetro
103 kilo k kilmetro
106 mega M Megametro
109 giga G Gigametro
1012 tera T Terametro
1015 peta P Petametro
1018 exa E Exametro
1021 zetta Z Zettametro
1024 yotta Y Yottametro
Mediciones en Qumica. Prefijos para submltiplos de las unidades:
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Factor Prefijo Smbolo Ejemplo
10-1 deci d decmetro
10-2 centi c centmetro
10-3 mili m milmetro
10-6 micro micrmetro
10-9 nano n nanmetro
10-12 pico p picmetro
10-15 femto f femtometro
10-18 atto a attometro
10-21 zepto z zeptometro
10-24 yocto y yoctometro
Masa Es la medida de la cantidad de materia
que contiene un cuerpo. La masa de un cuerpo no vara cuando cambia su posicin.
La unidad bsica de masa del Si es el kilogramo (kg). a diferencia de las unidades de longitud y tiempo, que se basan en procesos naturales que los cientficos pueden repetir en cualquier momento, el kg se define en funcin de un objeto en particular. En qumica es mas conveniente usar una unidad mas pequea, el gramo (g):
1 kg = 1 000 g = 1 103 g
Peso
Es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo. Vara con la distancia desde el centro de la Tierra. Medido tradicionalmente en libras
Volumen Es una medida del espacio que ocupa una
determinada cantidad de materia. En el SI se mide en metros cbicos (m3).
En Qumica es comn usar volmenes mucho menores tales como el centmetro cbico (cm3), el litro (1.0 L=1dm3) y el mililitro (1ml=1cm3).
Dispositivos comunes de medicin de volumen en laboratorios
Densidad Es la cantidad de masa contenida en
una unidad de volumen de sustancia.
3m
kg
volumen
masaDens idad
La unidad derivada en el SI para la densidad es el kilogramo por metro cbico (kg/m3).
Sin embargo, en Qumica se usan generalmente unidades ms pequeas como gramo por centmetro cbico (g/cm3) y gramo por mililitro (g/ml).
La densidad puede ser densidad absoluta y densidad relativa.
Densidad Absoluta: La que se obtiene al dividir la masa entre el volumen de una sustancia.
Densidad Relativa: Es la relacin entre la densidad absoluta y la densidad del agua, ambas a la misma temperatura. No tiene unidades.
agua
ciasusrelativa
tan
Escalas de Temperaturas Son tres las escalas de temperatura que estn en
uso actualmente. Sus unidades son F (grados Fahrenheit), C (grados celsius) y K (kelvin).
En la escala Fahrenheit, se definen los puntos de congelacin y ebullicin normales del agua como 32F y 212F, respectivamente.
La escala celsius divide el intervalo entre los puntos de congelacin (0c) y ebullicin (100c) del agua en 100 grados.
El kelvin es la unidad bsica de temperatura del SI; se trata de una escala de temperatura absoluta. Por absoluta debe entenderse que el 0 de la escala Kelvin, denotado como 0 K, es la temperatura mas baja que puede alcanzarse en teora. Por otra parte, 0F y 0c se basan en el comportamiento de una sustancia elegida arbitrariamente, el agua.
Comparacin de Escalas de Temperatura
Ecuaciones de conversin Grados Farenheit a Celsius
Grados Celsius a Farenheit
Grados Celsius a Kelvin
Resolucin de Ejercicios
1. Indique los nombres de los elementos representados con los smbolos qumicos
Li, P, H, Zn, Cl, Mg, Al, O.
2. Seale los smbolos qumicos de los elementos siguientes:
a) Oxigeno; b) Cromo; c) Azufre; d) mercurio.
3. Clasifique cada una de las sustancias siguientes como elemento o compuesto:
a) hidrogeno; b) agua; c) oro, d ) azcar.
4. clasifique las siguientes afirmaciones como cualitativas o cuantitativas e indique sus razones:
a) El Sol esta a unos 93 000 000 de millas de la Tierra.
b) Leonardo da Vinci fue mejor pintor que miguel ngel.
c) El hielo es menos denso que el agua.
d) La mantequilla tiene mejor sabor que la margarina.
e) Un remedio a tiempo ahorra trabajo innecesario.
5. En que difiere una propiedad extensiva de una intensiva? indique cuales de las propiedades siguientes son intensivas y cuales extensivas:
a) longitud; b) volumen; c) temperatura; d ) masa.
1. El bromo es un liquido pardo rojizo. calcule su densidad en g/mL) si 586 g de la sustancia ocupan 188 mL.
2. La densidad del etanol, liquido incoloro comnmente llamado alcohol de grano, es de 0.798 g/mL. calcule la masa de 17.4 mL de este liquido.
3. Convierta las temperaturas siguientes a grados Celsius o Fahrenheit:
a) Temperatura de 95F,
b) Fiebre de 102F;
c ) Un horno que funciona a 1 852F,
d) 273.15c (en teora, la temperatura mas baja posible).
Preguntas y Dudas
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