CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA

Transcripción

1 LA MATERIA CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA - Todo lo que existe en el universo está compuesto de Materia. - La Materia se clasifica en Mezclas y Sustancias Puras. - Las Mezclas son combinaciones de sustancias puras en proporciones variables, mientras que las sustancias puras comprenden los compuestos y los elementos. - Los compuestos están formados por una combinación de elementos en una proporción definida. - Si se hace reaccionar Sodio (Na) con Cloro (Cl 2 ) se obtendrá Na 1 Cl 1 exclusivamente y no sustancias tales como Na 0.5 Cl 2.3 o mezclas raras. - Las Mezclas se clasifican en Mezclas Homogéneas (Soluciones) y Mezclas Heterogéneas. En una Mezcla Heterogénea pueden distinguirse con facilidad las diferentes fases que forman la Mezcla, mientras que en una Mezcla Homogénea no hay distinción de fases. - Las Mezclas se separan en sus componentes por procesos físicos, mientras que los Compuestos se separan en sus constituyentes por procesos químicos. PROPIEDADES DE LA MATERIA - Hay dos tipos de propiedades que presenta la Materia, Propiedades Extensivas y Propiedades Intensivas. - Las Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de Materia, por ejemplo, el peso, volumen, longitud, energía potencial, calor, etc. - Las Propiedades Intensivas no dependen de la Cantidad de Materia y pueden ser una relación de propiedades, por ejemplo: Temperatura, Punto de Fusión, Punto de Ebullición, Indice de Refracción, Calor Específico, Densidad, Concentración, etc. - Las Propiedades Intensivas pueden servir para identificar y caracterizar una sustancia pura.

2 MASA - La masa es una propiedad de los objetos físicos que, básicamente, mide la cantidad de materia. - En el Sistema Internacional de Unidades la masa se mide en kilogramos. - Aunque no es lo mismo, el peso y la masa son proporcionales, de forma que al medir uno se puede conocer la otra y, de hecho, en el lenguaje corriente, ambos conceptos se confunden. PESO - Se denomina peso de un cuerpo a la fuerza que ejerce la gravedad sobre dicho cuerpo a una aceleración normal de gravedad de m/(seg 2 ). VOLUMEN - Es la magnitud física que expresa el espacio que ocupa un cuerpo. - La unidad de medida de volumen en el Sistema Métrico Decimal es el metro cúbico, aunque el SI, también acepta (temporalmente) el litro y el mililitro que se utilizan comúnmente en la vida práctica. DENSIDAD - La densidad era la relación entre la masa de una sustancia y la masa del mismo volumen de agua, es decir, que es una magnitud adimensional. - Sin embargo, al tomar como unidad de masa en el sistema métrico decimal, la unidad de volumen de agua, esa relación coincide con la masa de la sustancia por unidad de volumen. - Por ello suele entenderse por densidad esta magnitud, que más apropiadamente se llama ahora masa específica. - Por definición, la densidad del agua es la unidad. - Su masa específica es de 1000 kg/m 3, o de 1 kg/l. - La densidad puede obtenerse de varias formas. - La densidad es el resultado de dividir la masa por el volumen. - La densidad en liquidos, puede ser medida gracias a una herramienta llamada densímetro, que consiste en un tubo cerrado por los dos extremos, en uno de ellos tiene un lastre y en toda su longitud una escala graduada; se introduce en el recipiente que contiene el líquido que se desea analizar y se lee directamente la densidad en la escala. Las condiciones para que se dé una lectura correcta son: - Temperatura de 20 C del liquido, se introduce el densímetro hasta que quede inmóvil, se toma la lectura.

3 TEMPERATURA - La temperatura es una propiedad física de un sistema que gobierna la transferencia de energía térmica, o calor, entre ese sistema y otros. - Es una medida de la energía cinética de las partículas que componen el sistema. - Para medir la temperatura se utiliza el termóstato. - Cuando dos sistemas están a la misma temperatura, se dice que están en equilibrio térmico y no se producirá transferencia de frio. - Cuando existe una diferencia de temperatura, el calor tiende a transferirse del sistema de mayor temperatura al de menor temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico. - En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin. - Sin embargo, está muy generalizado el uso de otras escalas de temperatura, concretamente la escala Celsius (o centígrada), y, en Estados Unidos, la escala Fahrenheit. - En estas escalas, la unidad es el grado.

4 ESTADOS DE LA MATERIA Estados de Agregación de la Materia - La Materia se presenta básicamente en tres estados, los cuales son: sólido, líquido y gaseoso. - En la siguiente tabla se presentan algunas características físicas de dichos estados de agregación. Estado de Agregación Sólido Líquido Gas Volumen Definido Definido Indefinido Forma Definida Indefinida Indefinida Compresibilidad Incompresible Incompresible Compresible Atracción entre Moléculas Intensa Moderada Despreciable Estado sólido: - Un sólido es una sustancia formada por moléculas, que se encuentran muy unidas entre sí por una fuerza llamada Fuerza de Cohesión. - Los sólidos son duros y difíciles de comprimir, porque las moléculas, que están muy unidas, no dejan espacio entre ellas. Estado líquido: - Un líquido es una sustancia formada por moléculas que están en constante desplazamiento, y que se mueven unas sobre otras. - Los líquidos son fluidos porque no tienen forma propia, sino que toman la del recipiente que los contiene. Estado gaseoso: - Un gas es una sustancia formada por moléculas que se encuentran separadas entre sí. - Los gases no tienen forma propia, ya que las moléculas que los forman se desplazan en varias direcciones y a gran velocidad. - Por esta razón, ocupan grandes espacios.

5 CAMBIOS DE ESTADO Fusión y solidificación - Cuando se le comunica calor a un sólido cristalino, su temperatura aumenta progresivamente y al alcanzar un determinado valor se produce la transición o cambio de fase del estado sólido al líquido que denominamos fusión. - Si las condiciones de presión exterior se mantienen constantes, el cambio de fase se verifica a una temperatura fija o punto de transición entre ambos estados, que se mantiene constante hasta que el sólido se ha fundido totalmente. - El calor que debe suministrarse a la unidad de masa de un sólido para convertirlo en líquido a la temperatura de fusión se denomina calor de fusión - A nivel molecular la fusión se produce como consecuencia del derrumbamiento de la estructura cristalina. - El incremento de temperatura da lugar a un aumento en la amplitud de las vibraciones de las partículas en la red, que termina por romper los enlaces y producir la fusión. - Una vez que se alcanza la energía de vibración correspondiente a la temperatura de fusión, el calor recibido se emplea en romper nuevos enlaces, de ahí que se mantenga constante la temperatura durante el proceso. - La solidificación es la transición de líquido a sólido que se produce de forma inversa a la fusión, con cesión de calor. - Cualquiera que sea la sustancia considerada el punto o temperatura de transición entre dos estados o fases de la materia es el mismo independientemente del sentido de la transformación. - La disminución progresiva de la temperatura del líquido hace que en las proximidades del punto de solidificación las fuerzas de enlace vayan imponiendo progresivamente su orden característico. Vaporización y condensación - Constituyen dos procesos inversos de cambio de estado. - La vaporización es el paso de una sustancia de la fase líquida a la fase de vapor o fase gaseosa. - La condensación es la transición de sentido contrario. - Cuando la vaporización se efectúa en el aire recibe el nombre de evaporación. - La evaporación afecta principalmente a las moléculas de la superficie del líquido. - Cada molécula de la superficie está rodeada por un menor número de sus compañeras; ello hace que puedan vencer con más facilidad las fuerzas atractivas del resto del líquido e incorporarse al aire como vapor. - De ahí que cuanto mayor sea la superficie libre del líquido tanto más rápida será su evaporación.

6 - El aumento de temperatura activa este proceso. - Para cada valor de la presión exterior existe una temperatura para la cual la vaporización se vuelve violenta, afectando a todo el líquido y no sólo a su superficie. - Esta forma tumultuoso de vaporización se denomina ebullición. - El punto de ebullición de un líquido depende de las condiciones de presión exterior, siendo tanto más elevado cuanto mayor sea ésta. - Todo proceso de vaporización implica la absorción de calor por parte del líquido respecto del entorno. - La cantidad de calor necesaria para transformar la unidad de masa de un líquido en vapor, a la temperatura de ebullición, se denomina calor de vaporización - La condensación como transición de vapor a líquido se lleva a efecto invirtiendo las condiciones que favorecen la vaporización. - Así, mientras que la disminución de la presión exterior facilita la vaporización, la compresión del vapor formado facilita la condensación; el aumento de temperatura de un líquido provoca su vaporización e, inversamente, el enfriamiento del vapor favorece su condensación. - En términos moleculares, tanto el aumento de presión como la disminución de la temperatura del vapor reducen la distancia media de las moléculas y hacen posible su unión. Sublimación - Aunque es un fenómeno poco frecuente a la temperatura y presión ordinarias, algunas sustancias como el yodo o el alcanfor pueden transformase directamente de sólido a vapor sin necesidad de pasar por la fase intermedia de líquido. - A tal fenómeno se le denomina sublimación. - La transición o cambio de estado de sentido inverso se denomina de igual manera, por ello a veces se distinguen ambas llamando a la primera sublimación progresiva y a la segunda sublimación regresiva. - En principio, cualquier sustancia pura puede sublimarse, pero debido a las condiciones de bajas presiones y temperaturas a las que es posible esta transición, el fenómeno sólo es reproducible, para la mayor parte de las sustancias, en el laboratorio. - Al igual que la fusión y la vaporización, también la sublimación (progresiva) absorbe una determinada cantidad de calor. - Se denomina calor de sublimación ls a la cantidad de calor necesaria para sublimar la unidad de masa de una sustancia.

7 TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA La materia puede sufrir dos tipos de transformaciones: - Físicas: son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus moléculas no se modifican. - Ejemplo: Cambios de Estado, Disolución, Cristalización, Filtración, Fragmentación). - Químicas: son aquellas en las que las sustancias se transforman en otras, debido a que los átomos que componen las moléculas se separan formando nuevas moléculas. - Ejemplo: Combustión, Oxidación, Polimerización, Neutralización de Acidos y Bases, Precipitación, Formación de Complejos, Explosiones, etc.). - La Termoquímica es la rama de la química que estudia los cambios de energía relacionados con los cambios físicos y químicos. - Los cambios de estado involucran una transferencia de energía.

8 - La fusión y la evaporación ocurren a temperatura constante e involucran un calor de fusión y un calor de vaporización que se calculan como el producto de la masa por el Calor de Fusión o Calor de Vaporización, según sea el caso. - Cuando no hay cambio de estado, para aumentar la temperatura de una sustancia debe aplicarse calor, el cual es igual al producto de la masa por el Calor Específico y por la diferencia de temperaturas (Temperatura Inicial y Temperatura Final).