INSTITUCIÓN EDUCATIVA COLEGIO ARTÍSTICO RAFAEL CONTRERAS NAVARRO Esp. Jesús Alonso Paba León

Transcripción

1 INSTITUCIÓN EDUCATIVA COLEGIO ARTÍSTICO RAFAEL CONTRERAS NAVARRO Esp. Jesús Alonso Paba León GUÍA No 1: MATERIA Y ENERGÍA GRADOS: DÉCIMO 1 Y 2 OBJETIVO: Reconocer la estructura y las diferentes propiedades de la materia, su interacción con la naturaleza y sus aplicaciones para la formación del conocimiento científico. Como recordarás, materia es todo lo que nos rodea, es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La química es la ciencia que estudia la materia, sus propiedades, su constitución cualitativa y cuantitativa, los cambios que experimenta, así como las variaciones de energía que acompaña a las transformaciones en las que interviene. PROPIEDADES DE LA MATERIA Generales o Extrínsecas: son comunes a toda clase de materia, es decir, no aporta información acerca de la forma como una sustancia se comporta y se diferencia de otra. Ej. Masa, volumen, peso, inercia, impenetrabilidad, porosidad. Específicas o Intrínsecas: son propias de cada sustancia y permiten diferenciar un cuerpo de otro. Este tipo de propiedades se clasifican en físicas y químicas. PROPIEDADES FÍSICAS Se determinan sin modificar la naturaleza de la sustancia. Ej. Ø Propiedades organolépticas: Se determinan a través de aquellas sensaciones percibidas por los órganos de los sentidos: color, olor, sabor, sonido, textura. Ø Estado Físico: se origina por el grado de cohesión de las moléculas, dependiendo del movimiento de las moléculas se origina el estado respectivo. Ø Punto de Ebullición: paso del estado líquido al gaseoso de una sustancia. Ø Punto de fusión: paso del estado sólido al líquido. Ø Solubilidad: capacidad que tienen las sustancias para disolverse en los líquidos. Ø Densidad: relación de la entre la masa de una sustancia y su volumen. Ø Dureza: resistencia de las sustancias a ser rayadas. Ø Elasticidad: capacidad de los cuerpos para deformarse cuando se aplica una fuerza sobre ellos y de recuperar su forma original con ésta se suprime. Ø Ductilidad: facilidad con que ciertos materiales se dejan manejar convirtiéndolos de diversas formas (alambres o hilos). Ø Maleabilidad: capacidad de ciertos materiales para convertirse en láminas. En general los materiales dúctiles también son maleables. Ø Ø Tenacidad: resistencia de los cuerpos a romperse o deformarse cuando se les golpea. Fragilidad: tendencia a romperse o fracturarse.

2 PROPIEDADES QUÍMICAS Determinan el comportamiento de una sustancia cuando se ponen en contacto con otras. Recordemos que cuando determinamos una propiedad química, las sustancias cambian o alteran su naturaleza. Ej. La oxidación de una puntilla (constituye una propiedad química del hierro por oxidarse y del oxígeno por producirla). Dentro de estas propiedades encontramos: Ø Combustión: propiedad de algunas sustancias para reaccionar con el oxígeno, desprendiendo, energía en forma de luz o calor. Ø Reactividad con el agua: se presenta en algunos metales como el sodio y el potasio que reaccionan violentamente con el agua dando como resultado hidróxidos o bases. Ø Reactividad con las sustancias ácidas: es la capacidad de algunas sustancias de reaccionar con los ácidos. Ej. El Mg que es un metal, reacciona con el ácido clorhídrico para formar hidrógeno gaseoso y una sal de magnesio. Ø Reactividad con las bases: capacidad de las sustancias para reaccionar con los hidróxidos o bases. TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA DE TIPO FISICO: Son aquellos cambios que no afectan la composición de la materia. Durante estos cambios no se forman nuevas sustancias. Ej. El esparcimiento de la aroma de un perfume por una habitación al abrir el frasco que la contiene. Al añadir azúcar al agua, el azúcar se disuelve en ella. De acuerdo a lo anterior el perfume se evapora y el azúcar se disuelve, sin que existan cambios de composición de estas sustancias. También son cambios físicos los cambios de estado, los cuales dependen de las variaciones en las fuerzas de cohesión y de repulsión entre las partículas. Cuando se modifica la presión o la temperatura, la materia pasa de un estado a otro. Ejemplo: Al aumentar la presión: las partículas que forman la materia se acercan y aumentan las fuerzas de cohesión entre ellas. Ej. Un gas se puede transformar en líquido si se somete a altas presiones. Al aumentar la temperatura: las partículas de la materia se mueven más rápido y, por lo tanto, aumenta las fuerzas de repulsión entre ellas. Ej. Si se calienta un líquido, pasa a estado gaseoso. Dentro de los cambios de estado encontramos: F Fusión: paso del estado sólido al líquido. F Solidificación: proceso inverso a la fusión, es decir, el cambio de estado líquido a sólido. F Vaporización: es el paso de líquido a gas por acción del calor. F Condensación: proceso inverso a la vaporización, es decir, es el cambio de gas a líquido. F Sublimación progresiva: es el paso del sólido al gaseoso sin pasar por el estado líquido. F Sublimación regresiva: es el paso del estado gaseoso al estado sólido al bajar la temperatura.

3 DE TIPO QUÍMICO: Son aquellas transformaciones o cambios que afectan la composición de la materia. Durante estos cambios se forman nuevas sustancias. Ej. Un papel arde en presencia del aire (combustión). Un metal se oxida en presencia de agua o aire (corrosión). En las transformaciones químicas se producen reacciones químicas. Una reacción se da cuando dos o más sustancias entran en contacto para formar otras sustancias diferentes, durante estas reacciones se producen cambios de temperatura, desprendimiento de gases, de color que fácilmente lo podemos observar. CLASES DE MATERIA SUSTANCIAS PURAS: Es aquella compuesta por un solo tipo de materia, presenta composición fija y se caracteriza por una serie de propiedades. Ej. Una muestra pura de sal común siempre encontramos los mismos valores para propiedades tales como la solubilidad, densidad y punto de fusión. Las sustancias puras no pueden separarse en sus componentes por métodos físicos. Según la composición química se clasifican en: Sustancias simples o elementos químicos y sustancias compuestas o compuestos químicos. Elemento Químico Compuesto químico Definición Representación Clasificación Sustancia pura que no se descompone en otras más sencillas que ella. Sustancia pura formada por la combinación química de dos o más elementos, en proporciones definidas. símbolos Fórmulas que determinan la proporción Metales No Metales. orgánicos inorgánicos MEZCLAS: Son uniones físicas de sustancias en la que la estructura de cada sustancia no cambia, por lo cual sus propiedades químicas permanecen constantes y las proporciones pueden variar. Además, es posible separarlas por procesos físicos. Ej. La unión de agua con tierra. La sustancia que se encuentra en mayor proporción recibe el nombre de fase dispersante o medio, la de menor proporción recibe el nombre de fase dispersa. De acuerdo con las fuerzas de cohesión, el tamaño de las partículas de la fase dispersa y la uniformidad en la distribución se puede clasificar en homogéneas y heterogéneas. Mezclas Homogéneas: son aquellas que poseen la máxima fuerza de cohesión entre las sustancias combinadas. Las partículas de la fase dispersa presentan menor tamaño y se

4 encuentran distribuidas uniformemente. Por lo cual sus componentes no son identificables a simple vista, se perciben como una sola fase. También se conocen con el nombre de soluciones ó disoluciones. Mezclas Heterogéneas: Son aquellas que poseen menor fuerza de cohesión entre las sustancias. Las partículas de la fase dispersante son más grandes que en las soluciones y dichas partículas no se encuentran distribuidas de manera uniforme. Sus componentes se pueden distinguir a simple vista. Se clasifican en suspensiones (se aprecia con mayor claridad la separación de las fases, Ej. Agua y arena) y coloides (se reconocen por que pueden reflejar y dispersar la luz, Ej. La clara de huevo y el agua jabonosa). SEPARACION DE MEZCLAS Al separar los componentes de una mezcla, es necesario conocer el tipo de mezcla que se va a utilizar antes de seleccionar el método que se va a emplear. Una forma de agrupar las mezclas es la siguiente: mezclas de sólidos, sólido con líquido y líquidos entre sí. SEPARACION DE MEZCLAS DE SÓLIDOS Separación manual o tamizado Levigación: Consiste en pulverizar la mezcla sólida y tratarla luego con disolventes apropiados. SEPARACION DE MEZCLAS SÓLIDO-LIQUIDO Decantación: Por diferencia de densidad Filtración: Residuo y filtrado Centrifugación: Es empleado en laboratorios clínicos. SEPARACION DE MEZCLAS DE LIQUIDOS Destilación simple: Se fundamenta en la diferencia de los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla. Destilación fraccionada: cuando se requiere hacer la separación de una mezcla que esta formada por varios líquidos cuyos puntos de ebullición son diferentes pero muy próximos entre sí. Cromatografía: método analítico empleado en la separación, identificación y determinación de los componentes químicos en mezclas complejas. TALLER DE APLICACIÓN DE ACUERDO A LOS CONCEPTOS ESTUDIADOS 1. Indica si son verdaderos o falsos los siguientes enunciados. Justifica tu respuesta. Los cambios o transformaciones en la naturaleza suelen ir acompañados de cambios de energía. El azúcar es una sustancia pura porque está formada por la misma clase de moléculas. La densidad es una propiedad extensiva porque depende de la cantidad de materia de la sustancia. Un trozo de manzana expuesto al aire se ennegrece, esto indica que se lleva a cabo una reacción química.

5 El peso y la masa son propiedades físicas de la materia, por lo tanto pueden variar en una misma cantidad de diferentes sustancias. Los cambios físicos son cambios reversibles, mientras que los cambios químicos no. 2. Señala algunas diferencias y semejanzas entre: a. sustancias puras y mezclas b. propiedades extrínsecas e intrínsecas c. cambios físicos y cambios químicos d. masa y peso e. elemento y compuesto. 3. Relaciona el enunciado con el concepto correspondiente. a) Cantidad de materia. b) Las mezclas de gases resultan siempre... c) La energía gravitatoria es un tipo de energía... d) Sustancias que se descomponen en otras más sencillas. e) Transformación de una sustancia en otra. f) Método de separación de fases, empleado cuando las partículas tienen diferente tamaño. g) Estado de agregación en que la materia es fácilmente compresible. h) Sustancia química que volatiliza y sublima. i) Paso del estado gaseoso al líquido. j) Zona del átomo donde se encuentran los protones y los neutrones. k) Propiedades que dependen de la cantidad de materia en estudio. l) Partículas subatómicas con carga positiva. m) Aparato empleado para separar un líquido de un sólido mediante la aplicación de altas velocidades. n) Reacción química que libera calor. ñ) Sistema que no intercambia materia ni energía con el exterior. 4. Diseña un procedimiento para separar los componentes de las siguientes mezclas, e indica qué material de laboratorio necesitarías. a) Una mezcla de aserrín y azúcar. b) Una mezcla heterogénea de tres líquidos no miscibles: agua, aceite y mercurio. c) Una mezcla de sal y azúcar. d) Una mezcla de harina y limadura de hierro. 5. Indica cuál de los siguientes procedimientos es el más adecuado para separar una mezcla de sal, azufre y gasolina. Justifica tu elección y explica por qué rechazas cada uno de los otros. a) Calentar para que la gasolina se evapore y separar después la sal y el azufre añadiendo agua. Al filtrar quedaría el azufre en el papel y se separaría la sal del agua por evaporación del agua. b) Filtrar para separar la gasolina de los sólidos. Añadir agua sobre el mismo filtro para que se disuelva la sal y separarla del azufre por filtración. Recuperarla dejando evaporar el agua. c) Filtrar para separar la gasolina de los dos sólidos. Añadir sulfuro de carbono sobre el filtro para disolver el azufre y luego por evaporación el sulfuro de carbono. d) Calentar para que primero se evapore la gasolina y después se funda el azufre. 6. Señala cuáles de los siguientes procesos son cambios físicos y cuáles cambios químicos. a) Vaporización del agua. b) Mezcla en un recipiente de dos gases, oxígeno hidrógeno. c) Formación de agua al hacer saltar una chispa eléctrica en una mezcla de oxígeno e hidrógeno d) Oxidación del hierro. e) Calentamiento de un trozo de aluminio.