Estado Características Cambio físico

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1 Materia Todas las sustancias pueden existir, al menos en principio, en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso, tal como lo muestra la figura, los gases difieren de los sólidos y de los líquidos en la distancia de separación entre las moléculas. Los sólidos, tienen forma y volumen constante. Se caracterizan por la rigidez y la regularidad de sus estructuras. Los líquidos, las moléculas fluyen libremente de un lado a otro, pero conservando siempre el mismo volumen y adquiriendo la forma del recipiente en el que están contenidas. Los gases, no tienen forma ni volumen fijos, en ellos es muy característico la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión. Estado Características Cambio físico Sólido Tienen forma y volumen definido Fusión-cambiar del estado sólido al líquido Sublimación- cambiar del estado sólido al gaseoso Líquido Gas Tienen volumen definido pero su forma es variable No tienen forma ni volumen definido, toman la forma y el volumen del envase que los contiene Congelación- cambiar del estado líquido a sólido Evaporación- cambiar del estado líquido a gaseoso Condensación- cambiar del estado gaseoso a líquido Deposición- cambiar del estado gaseoso al sólido Actualmente se ha descubierto que la materia, se presenta no solo en tres estados, sino en cuatro formas de agregación: sólido, líquido, gaseoso y el plasma. Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los primeros tres estados, tal es el caso del agua y es entonces donde se define al plasma o estado iónico.

2 El plasma o estado iónico, se conoce como el estado en el que la materia tiene carga eléctrica y adquiere cierta disposición simétrica. Las moléculas pueden alinearse. Se forman a altas temperaturas, como las de fusión nuclear. Si pudiéramos tocarlo seguramente sería como un gel muy caliente. Ejemplo: El sol. Cambios de estado de la materia La materia puede transformar su estado, cambiando algunas condiciones como son la temperatura y la presión. En nuestro entorno, dichos cambios ocurren entre los estados sólidos, líquidos y gaseosos, observa la siguiente figura, para entender mejor los cambios de estado de la materia: Los tres estados de la materia pueden ser convertibles entre ellos sin que cambie la composición de la sustancia, un sólido (por ejemplo el hielo) se fundirá por calentamiento y formará un liquido (agua). (La temperatura a la cual se da esta transición se denomina punto de fusión). El calentamiento ulterior convertirá el líquido en un gas. (Esta conversión se lleva a cabo en el punto de ebullición del líquido). Por otro lado, el enfriamiento de un gas lo condensará para formar un líquido. Cuando el líquido se enfría aún más, se congelará y se formará un sólido. Cambios de estado: El paso de sólido a líquido se llama fusión. Ejemplo el hielo a agua líquida se funde. El paso de líquido a gas se llama vaporización. Ejemplo el agua líquida pasa a vapor de agua: evaporándose lentamente (secándose un recipiente o una superficie con agua) o al entrar en ebullición el líquido (hierve).

3 El paso de sólido a gas se llama sublimación. Ejemplo el azufre o el yodo sólido al calentarlos pasan directamente a gas. El paso de un estado de agregación más desordenado a otro más ordenado se denomina cambio de estado regresivo. Los cambios de estado regresivos son: El paso de gas a líquido se llama condensación. Ejemplo en los días fríos de invierno el vapor de agua de la atmósfera se condensa en los cristales de la ventana que se encuentran fríos o en el espejo del cuarto de baño. El paso de líquido a sólido se llama solidificación. Ejemplo el agua de una cubitera dentro del congelador se solidifica formando cubitos de hielo. El paso de gas a sólido se denomina solidificación regresiva. Propiedades de la materia Toda sustancia presenta un conjunto de características que nos permite reconocerla y distinguirla de las demás sustancias. Éstas características pueden clasificarse en propiedades físicas y químicas. Propiedad física Una propiedad física se puede medir y observar sin que cambie la composición o identidad de la sustancia. Por ejemplo, se puede determinar el punto de fusión del hielo al calentar un trozo de él y registrar la temperatura a la cual se transforma en agua. Pero el agua difiere del hielo sólo en apariencia, no en su composición, por lo que este es un cambio físico; es posible congelar el agua para recuperar el hielo original. Por lo tanto el punto de fusión de una sustancia es una propiedad física. Igualmente cuando se dice que el gas helio es más ligero que el aire, se hace referencia a una propiedad física. Propiedad química Por otro lado, el enunciado el gas hidrogeno se quema en presencia de gas oxigeno para formar agua describe a una propiedad química del hidrogeno, ya que para observar esta propiedad se debe efectuar un cambio químico, en este caso, la combustión. Después del cambio, la sustancia química original, el hidrógeno, habrá desaparecido y todo lo que quedará, es una sustancia química distinta, el agua. No es posible recuperar el hidrógeno del agua por medio de un cambio físico, como la ebullición o la congelación.

4 Cada vez que ustedes preparan un huevo cocido, se produce un cambio químico, al ser sometido a una temperatura de aproximadamente 100ºC, tanto la clara como la yema experimentan cambios que modifican no solo su aspecto físico, sino también su composición. Al ser comido, cambia otra vez la composición del huevo por efecto de las sustancias presentes en el cuerpo, denominadas enzimas. Esta acción digestiva es otro ejemplo de un cambio químico. Lo que sucede durante este proceso depende de las propiedades químicas de los alimentos y de las enzimas implicadas. Todas las propiedades medibles de la materia pertenecen a una de las dos categorías adicionales: propiedades extensivas y propiedades intensivas. El valor medido de una propiedad extensiva depende de la cantidad de materia considerada. La masa, que es la cantidad de materia en una cierta muestra de una sustancia, es una propiedad extensiva. Mas materia significa más masa, Los valores de una misma propiedad extensiva se pueden sumar. Por ejemplo, dos monedas de cobre tendrán la masa resultante de la suma de las masas individuales de cada moneda; a su vez, la longitud de dos canchas de tenis es la suma de las longitudes de cada una de ellas. El volumen, definido como longitud elevada al cubo, es otro ejemplo de una propiedad extensiva. El valor de una cantidad extensiva depende de la cantidad de materia. El valor medido de una propiedad intensiva no depende de cuánta materia se considere. La densidad, definida como la masa de un objeto dividida entre su volumen, es una propiedad intensiva. La temperatura es también una propiedad intensiva. Supóngase que se tienen dos recipientes de agua a la misma temperatura; si se mezclan en un recipiente grande, la temperatura de esta mayor cantidad de agua será la misma que la del agua de los recipientes separados. A diferencia de la masa, la longitud y el volumen, la temperatura y otras propiedades intensivas son no aditivas. Lo anterior se resume de la siguiente manera: Propiedad Característica Ejemplo Física Química No altera la identidad de la materia. Describe la capacidad de una sustancia para transformarse en otra. Color, estado físico, masa, peso, volumen y punto de ebullición. La combinación del hierro con oxígeno y agua para formar moho, el papel se quema, el hidrógeno reacciona con oxígeno al pasar una corriente eléctrica y produce agua.

5 Intensiva No depende de la cantidad de sustancia presente. Color, punto de ebullición, punto de fusión y densidad. Extensiva Depende de la cantidad de sustancia presente. Peso, volumen, largo, ancho, masa y altura. Para reforzar los conceptos anteriores es importante que conozcas lo siguiente: Algunos ejemplos de propiedades físicas: Masa. Es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la tierra o en otro planeta. Peso. Es la acción de la gravedad de la tierra sobre los cuerpos. En los lugares donde la fuerza de gravedad es menor, por ejemplo: en una montaña o en la luna, el peso de los cuerpos disminuye. Inercia. Consiste en la tendencia que tienen los cuerpos, de continuar en su estado de reposo o movimiento en que se encuentran si no hay una fuerza que los cambie. Impenetrabilidad. Cada cuerpo ocupa un lugar en el espacio, su lugar no puede ser ocupado al mismo tiempo por otro cuerpo. Porosidad. Los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan entre sí espacios vacíos llamados poros, a esta acción se le llama porosidad. Elasticidad. Propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. Hay cuerpos especiales en los cuales se nota esta propiedad, como en una liga, en la hoja de un cuchillo; en otros, la elasticidad se manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana. Otros ejemplos de propiedades de la materia: Maleabilidad. Consiste en la facilidad que tienen algunas materias para extenderse en láminas. Los metales son maleables. Se hacen láminas de hierro, zinc, estaño, etc. El oro es el más maleable, sus láminas pueden ser tan delgadas que son transparentes y flotan en el aire.

6 Dureza. Es la resistencia que opone un cuerpo al corte, a la penetración y a ser rayado. La materia más dura que se conoce es el diamante. Son muy blandos la cera, el jabón, etc. Tenacidad. Es la resistencia que ofrece un cuerpo a romperse o a deformarse cuando se le golpea. Lo contrario a la tenacidad es la fragilidad. El acero es tenaz y el vidrio es frágil. Ductilidad. Es la propiedad que tienen algunas materias, principalmente los metales, de estirarse para formar hilos o alambres.

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