La materia Materia (Definición): Cualquier cosa que tenga masa y ocupe un volumen o tiene un lugar en el espacio Propiedades de la materia: Conjunto de características que permiten conocer y distinguir la materia de otras sustancias. Las propiedades de la materia se dividen en Extensivas e Intensivas. Otra forma de clasificación que facilita el estudio de la materia es en propiedades físicas y químicas, la cual depende de si se debe cambiar su composición para observarlas o no. Las propiedades que son comunes en toda materia se llaman Generales o Extensivas y dependen de la cantidad de materia o sustancia presente. Ejemplos: Masa Peso Volumen. Las propiedades que nos permiten identificar la materia y son propias de cada cuerpo o sustancia se llaman Propiedades o Características Intensivas y no dependen de la cantidad de materia o sustancia presente. Se dividen en físicas y químicas. Las propiedades físicas a su vez se dividen en propiedades organolépticas, cualitativas y cuantitativas. A continuación se explica e ilustra la clasificación. A. Propiedades Intensivas Físicas: Podemos percibirlas con nuestros sentidos y medirlas físicamente. 1) Propiedades Intensivas Físicas Organolépticas: podemos percibirlas por medio de los sentidos Color Olor Sabor Textura 2) Propiedades Intensivas Físicas Cualitativas: Se pueden observar sin cambiar la composición de la sustancia. Dureza Elasticidad Fragilidad Brillo Maleabilidad Ductibilidad 3) Propiedades Intensivas Físicas Cuantitativas: podemos observarlas y medirlas. Temperatura Densidad Punto de Ebullición Punto de Fusión Conductividad eléctrica y térmica Solubilidad B. Propiedades Intensivas Químicas: Se observan cuando una sustancia cambia su composición y se transforma en una o más sustancias diferentes. P/I.M 1
Inflamabilidad Combustión Oxidación Reactividad Toxicidad Fermentación Enmohecimiento A continuación se muestra un esquema de esta clasificación:
Propiedades de la materia Generales o Extensivas Propiedades o Características intensivas Masa Peso Volumen Físicas Químicas Organolépticas: Color Sabor Olor Textura Cualitativas: Dureza Elasticidad Fragilidad Brillo Ductibilidad Maleabilidad Solubilidad Oxidación Combustión Reactividad Toxicidad Fermentación y descomposición Inflamabilidad Enmohecimiento Cuantitativas: Temperatura Densidad Punto de fusión Punto de ebulliciión A continuación se define cada propiedad intensiva de la materia:
Color: Percibido por el sentido de vista a través de los ojos. Olor: Percibido por el sentido de olfato a través de la nariz. Sabor: Percibido por el sentido del gusto a través de papilas gustativas (lengua) Textura: Percibido por el sentido del tacto a través del contacto de piel con superficies. Dureza: Resistencia que se opone a un materia al ser rayado. Fragilidad: Propiedad de ciertos cuerpos de romperse sin que se deformen previamente cuando es expuesto a fuerzas externas de choque o presión por otros cuerpos más duros. Brillo: Es el aspecto que ofrece la superficie de un mineral al reflejar la luz. Ductilidad: Propiedad de los metales que les permite hace hilos o alambres. Maleabilidad: Capacidad de los metales para ser laminados. Conductividad eléctrica y térmica: Capacidad de conducir la electricidad y el calor. Solubilidad: Es la capacidad que tiene las sustancias pasa disolverse en agua (generalmente) o en otras sustancias orgánicas (cetonas, aguarrás, alcoholes, etc.). Temperatura: Es la medida del grado de agitación térmica de las partículas de un cuerpo. Densidad: Es la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen. Punto de fusión: Es la temperatura a la cual una sustancia pasa de estado sólido al líquido. Cada sustancia tiene su propio punto de fusión. Punto de ebullición: Es la temperatura a la cual un líquido pasa al estado gaseoso. Inflamabilidad: Capacidad de una sustancia de encenderse con facilidad y además desprender llamas. Combustión: Proceso en el que ciertas sustancias llamadas combustibles se queman en presencia de oxígeno y forman Dióxido de Carbono, agua, cenizas y energía. Oxidación: Proceso en el cual los metales pierden su superficie brillante por exponerse a la acción del oxígeno del aire, generando así corrosión. Reactividad: Capacidad de reacción química de las sustancias con otras o con el calor. Toxicidad: Capacidad de una sustancia de reaccionar, envenenando y causando daño a organismos vivientes. Fermentación y descomposición: Acción de bacterias sobre materia orgánica. Enmohecimiento: Acción de hongos (moho) sobre la materia orgánica.
Propiedades Generales o Extensivas de la materia 1) Masa Masa: Es la medida de la cantidad de materia que tiene un cuerpo Unidad de medida según Sistema Internacional de Unidades (SI): kilogramo (kg) Otras unidades de medida para medir masas más pequeñas (utilizadas mucho en laboratorios de química): onza (oz), libra (lb), gramo (g) y miligramo (mg). La masa es constante : la cantidad de materia en un cuerpo no cambia sin importar el lugar donde se encuentre. Instrumento de medición: balanza Si no tenemos una balanza, pero si la densidad y el volumen, es posible calcular la masa mediante la fórmula: Masa (kg) = Densidad (kg/m 3 ) x Volumen (m 3 ) (procede del despeje de la fórmula de Densidad = masa / volumen) Ejemplo: Cuál es la masa de un anillo de oro si se sabe que la densidad del oro es 19,32 kg/m 3 y el volumen que ocupa es 21 m 3? m = 19,32 kg/m 3 x 21 m 3 Respuesta: m= 40.57 g 2) Peso Peso: Es la medida de la fuerza gravitacional con que es atraída la masa de un cuerpo. La Tierra hala hacia el centro todos los cuerpos que se encuentran en ella, por lo tanto toda la materia tiene peso. El peso es directamente proporcional a la masa: A mayor masa, mayor será el peso y cuánto más se aleje el cuerpo de la atracción gravitacional, menor será el peso. Instrumento de medición: Dinamómetro Unidad de medida del peso según SI: Newton (N) (esta es una unidad derivada: kg x m/s 2 ). La fórmula para calcular el peso se origina de la Segunda Ley de Newton: Peso (kg x m/s 2 ) = Masa (kg) x Aceleración de la gravedad (9,8 m/s 2 ) Ejemplo: Mario tiene una masa de 75 kg. Cuál será el valor de su peso? P = 75 kg x 9,8 m/s 2 = 7,35 N Nota: Comúnmente se confunde el peso con la masa. Por ejemplo: María pesa 592.2 N, pero su masa es de 54 kg.
3) Volumen Volumen: Es el espacio que ocupa un cuerpo. El volumen varía con la temperatura y la presión: Si el cuerpo se calienta Se dilata y aumenta su volumen Si el cuerpo se enfría Se contrae y disminuye su volumen Unidad de medida del peso según SI: Metro cúbico (m 3 ) Otras unidades de medida para medir volumen: litro (L), mililitro (ml) y centímetro cúbico (cm 3 ). Otros instrumentos de medición para volúmenes pequeños de líquidos: probeta, balón aforado, pipeta y bureta. La fórmula para calcular el volumen a partir de la densidad es: Volumen (m 3 ) = masa (kg) / densidad (kg/m 3 ) La fórmula para calcular el volumen de los sólidos regulares es: Volumen (m 3 ) = largo (m 3 ) x ancho (m) x altura (h) El volumen de sólidos irregulares se calcula midiendo el volumen desalojado al sumergirlo en un recipiente con agua.
Propiedades o Características Intensivas de la materia Propiedades características (describen a la materia) e invariables (no varían independientemente de la cantidad; por ejemplo: 1 kg de azufre y 0,500 kg de azufre siempre serán de color amarillo) que permiten identificar la materia. Estas propiedades se clasifican en físicas y químicas. A. Propiedades físicas Son aquellas que se pueden observar sin cambiar la composición de la sustancia. Útiles en laboratorios y la vida diaria. En la identificación de sustancias las más utilizadas son el punto de ebullición y fusión, la densidad y la solubilidad, puesto que muchas sustancias pueden no compartir estas características pero sí tener el mismo color, textura u olor. 1) Organolépticas Las propiedades físicas organolépticas se determinan por medio de los sentidos (gusto, olfato, vista, tacto, etc.). Importante: Nunca probar u oler directamente sustancias desconocidas, puesto que podrían ser irritantes para el organismo. Color: Se percibe en la retina de los ojos por el fenómeno de reflexión y absorción de la luz solar sobre los objetos. o Ejemplo: un objeto es verde porque el ojo refleja el verde y absorbe los demás colores. o Utilidad: En laboratorios de Geología para identificar algunas sustancias por medio de equipos como espectrofotómetros y colorímetros. Ejemplo: Oro es amarillo lustroso. Talco es blanco. Olor: Se percibe por el sentido del olfato. o Ejemplos: Gasolina tiene olor penetrante. El ácido cítrico tiene olor ácido (limón). o Algunas sustancias son inoloras (no huelen), como: oro, plata, agua y algunos gases. o Utilidad: En industria cosmética (perfumes, jabones, etc.). El gas de cocina (propano) es inoloro, por lo que se le agrega un olor para detectar con facilidad fugas de los cilindros. Sabor: Se determina con el sentido del gusto (papilas gustativas). o Permite distinguir si la sustancia es dulce, salada, amarga o ácida. o Utilidad: Saborizantes producidos por la industria alimentaria. Textura: Se determina con el tacto para percibir la disposición en el espacio de las partículas de un cuerpo. o Ejemplo: El talco y la piza son suaves, el vidrio es liso y la lija áspera.
2) Cualitativas Elasticidad: Capacidad de los cuerpos para deformarse cuando se aplica una fuerza y de recuperar su forma original al suprimir la fuerza aplicada. o Ejemplo: El hule para fabricar ligas, elásticos y telas elásticas. Fragilidad: Propiedad de ciertos cuerpos de romperse sin que se deformen previamente, como respuesta a fuerzas externas de choque o presión por otros cuerpos más duros. o Ejemplo: El vidrio es un material duro pero frágil, pues al golpearlo se quiebra. Dureza: Resistencia que se opone a un materia al ser rayado. o Utilidad: En Mineralogía para determinar la utilidad de los minerales. Ejemplo: El yeso de tiza tiene poca dureza y por ende puede ser rayado por la pizarra. o La sustancia mineral más dura que existe en la naturaleza es el diamante. Ningún mineral lo puede rayar. Ductilidad: Propiedad de los metales que les permite hace hilos o alambres. o Ejemplo: Cobre y aluminio para fabricar cables eléctricos. Oro y plata para hacer joyería. Maleabilidad: Capacidad de los metales para ser laminados. o Ejemplos: Utensilios de cocina, láminas de zinc, carrocerías de autos, joyas y adornos. Conducción eléctrica y térmica: Capacidad de conducir la electricidad y el calor. o Buenos conductores: Se usan para transmitir electricidad y calor. Ejemplos: Metales puros (cobre, oro, hierro, aluminio), Aleaciones o mezclas de metales (bronce, latón, acero) y ácidos (como el contenido en baterías). o Semiconductores: Conducen medianamente el calor y electricidad. Ejemplos: Silicio se usa en la industria electrónica para producir transistores, circuitos y chips de computadora. o Malos Conductores: Se usan como aislantes, la mayoría son elementos no metálicos. Ejemplos: Hule y madera. 3) Cuantitativas Densidad: Es la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen. o Fórmula matemática: Se define como el coeficiente entre masa (m) y volumen (v). d = m / v o Unidad de medida de la densidad según SI: Se expresa en kg/m 3, pero habitualmente se usa g/cm 3 (gramos por centímetro cúbico) cuando se refiere a líquidos y sólidos y en g/l (gramos por litro) si se trata de gases. Temperatura: Es la medida del grado de agitación térmica de las partículas de un cuerpo. o Unidad de medida de la temperatura según SI: Escala Kelvin (K); aunque también se usan Centígrados (ºC) y Farenheit (ºF). o Instrumento de medición: Termómetro. o La temperatura ejerce influencia sobre otras propiedades como volumen, densidad y peso de los cuerpos (nunca se modifica la masa): + temperatura + volumen y peso - densidad - temperatura - volumen y peso + densidad
Punto de fusión: Es la temperatura a la cual una sustancia pasa de estado sólido al líquido. Cada sustancia tiene su propio punto de fusión. Punto de ebullición: Es la temperatura a la cual un líquido pasa al estado gaseoso. Solubilidad: Es la capacidad que tiene las sustancias pasa disolverse en agua (generalmente) o en otras sustancias orgánicas (cetonas, aguarrás, alcoholes, etc.). o Hay sustancias solubles, menos solubles e insolubles. o La capacidad de disolución se aumenta o mejora al aplicar calor o agitar. o Utilidad: Industria alimentaria (sirope), laboratorios (separar mezclas) y medicamentos. B. Propiedades químicas Son aquellas que se observan cuando, a través de procesos, una sustancia cambia su composición y se transforma en una o más sustancias diferentes. Las propiedades químicas se determinan analizando el comportamiento de las sustancias ante la presencia de calor o de otras sustancias. Propiedades químicas se manifiestan a través de una reacción química que transforma materia en nuevas sustancias. El estudio de las propiedades químicas se realiza a través de la observación de propiedades físicas como: desprendimiento de calor y luz, cambio de calor, producción de burbujas y formación de precipitados y cristales. Combustión: Proceso en el que ciertas sustancias llamadas combustibles se queman en presencia de oxígeno y producen Dióxido de Carbono, agua, cenizas y energía. o Ejemplos de combustibles: Madera, carbón, gas metano, gasolina y diesel. o Problema: Contaminación ambiental con Dióxido de Carbono y el Calentamiento Global. Oxidación: Proceso en el cual desaparece la superficie brillante de los metales por exposición a la acción de oxígeno del aire, lo cual genera corrosión. o Se aprecia mejor en estructuras hechas con metales como: Hierro (Fe), Aluminio (Al), Cobre (Cu), Zinc (Zn) y Magnesio (Mg). o La corrosión provoca daños en estructuras como edificios y puentes que representan pérdidas económicas, por lo que la industria se encuentra desarrollando pinturas y recubrimientos para metales que eviten la corrosión. o El Oro (Au), Plata )Ag) y Platino (Pt) son metales que no se oxidan con facilidad, por ello se mezclan con otros metales o se usan en revestimientos para evitar la corrosión. Toxicidad: Sustancias que reaccionan envenenando y causando daño a los seres vivos. o Se deben manejar con precaución pues son absorbidos al contacto con la piel, se depositan en nuestros tejidos y pueden ocasionar problemas de salud a largo plazo como esterilización, cáncer de piel, leucemia y trastornos nerviosos. o Todo material tóxico debe etiquetarse y guardarse correctamente en el laboratorio.
Reactividad: Capacidad de reacción química de las sustancias con otras sustancias o con el calor. o Cada sustancia tiene diferente capacidad de reacción y se comporta de forma diferente acelerando o desacelerando un proceso. Fermentación y descomposición: Propiedades químicas de origen natural provocadas por la presencia de algunas bacterias. o La fermentación de jugo de caña y uva produce bebidas alcohólicas.