Todo lo que podemos ver y tocar es materia

C.E.P.A. Gloria Fuertes.

Qumica. Nivel II.

UNIDAD 1.- La materia que nos rodea

La amistad de tus compaeros, el color de los ojos o la simpata de tu amigo son cosas inmateriales, que no puedes ver o tocar. Por otro lado ests rodeado de cosas que puedes ver: tus propios compaeros, las sillas y pupitres del aula, la pizarra, etc. Otras, aunque no puedas verlas, puedes orlas, como los coches y motocicletas que pasan por la calle. Algunas, incluso sin verlas u orlas, las sientes, como el aire. Todas las cosas que puedes ver, or, tocar estn formadas por materia. Podemos decir que materia es todo aquello que podemos percibir por nuestros sentidos.

Toda la materia est formada por tomos y molculas y, por tanto, tiene masa y volumen. As, para saber si algo est constituido por materia, slo debemos preguntarnos si est formado por tomos y molculas. 1.- QU ES MATERIA?

Todo lo que podemos ver y tocar es materia. Tambin son materia cosas que no podemos ver, como el aire.Observamos que la materia ocupa una cierta porcin de espacio que llamamos volumen. En el caso del aire esto no es evidente, pero la siguiente experiencia nos ayudar a comprobarlo.

Esta es una propiedad general de la materia: la materia ocupa volumen. Otra propiedad esencial es que la materia tiene masa, lo que comprobamos cada vez que pesamos distintos objetos con una balanza.No slo lo que est a nuestro alcance es materia. Tambin es materia lo que constituye los planetas, el Sol y las dems las estrellas, las galaxias... Y a escala microscpica, son tambin materia las clulas, los virus, el ADN...Podemos decir que es materia todo lo que ocupa volumen y tiene masa. La materia forma todos los cuerpos del universo.

2.- Cuerpos y sistemas materiales

La mayora de las cosas materiales tienen una forma y unos lmites definidos: la mesa en la que comes o escribes, la silla en la que te sientas, la sbana que te tapa por la noche. Son cuerpos. Un cuerpo es una porcin de materia con una forma y unos lmites perfectamente definidos.

Otras cosas, por lo contrario, no tienen forma ni lmites precisos. El aire que respiras, el agua que forma los mares y ocanos o la leche que contiene el vaso que desayunas no tienen unos lmites precisos y, por tanto, no son cuerpos. Pero aunque no podamos definir unos lmites precisos, siempre podemos aislar un trozo o una porcin. El agua del vaso o el aire que contiene una habitacin, aunque no son cuerpos, si son trozos de materia que se llaman sistemas materiales. Un sistema material es una porcin de materia.

Aunque un cuerpo siempre ser un sistema material, un sistema material no siempre ser un cuerpo, e incluso puede estar formado por varios cuerpos. Por eso, el contenido de un aula, pupitres, perchas, alumnos, aire, libros... es un sistema material que contiene cosas que son cuerpos (mesas, sillas) y otras que no lo son (aire).

3.- La materia: elementos y compuestos

No toda la materia es idntica y, a simple vista, podemos ver como el pupitre tiene patas de metal, rematadas en plstico y una base de madera que se fija a las patas mediante tornillos metlicos.

Llamamos sustancia a cada una de las distintas formas de materia.

La materia que nos rodea forma cuerpos o sistemas materiales formados por una o varias sustancias. As, el agua que contiene el vaso en el que bebes no es slo agua, contiene tambin otras muchas sustancias, aunque no puedas verlas. Por el contrario, en el lpiz que usas para escribir puedes percibir fcilmente la madera y el grafito, las dos sustancias que lo forman.

Martes 26 y jueves28 4.- La masa

La masa es una propiedad general de la materia, es decir, cualquier cosa constituida por materia debe tener masa.

Adems es la propiedad de la materia que nos permite determinar la cantidad de materia que posee un cuerpo. La mesa tiene ms masa que la silla en la que te sientas porque tiene ms materia, el lpiz contiene menos materia que la libreta y, por tanto, tiene menos masa.

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.

No debemos confundir masa con peso. Mientras que la masa de un cuerpo no vara, sin importar el lugar en el que est, el peso es la fuerza con la que la Tierra atrae a ese cuerpo, fuerza que vara de un sitio a otro, sobre todo con la altura, de forma que al subir una montaa, mientras que nuestra masa no vara, nuestro peso va siendo cada vez menor. En un mismo lugar, el peso y la masa son proporcionales, de forma que si un cuerpo pesa el doble que otro, tendr el doble de masa.

La masa puede medirse en muchas unidades, lo que depende no slo de la nacin, sino de la profesin. As, los joyeros miden la masa de las piedras preciosas en quilates, los ingleses miden la masa en libras, etc. En el Sistema Internacional (SI), que es usado por los cientficos y tcnicos de todo el mundo y en la mayora de los pases, la masa se mide en kilogramos, aunque tambin es muy empleado el gramo.

Dependiendo de la masa a medir se emplean, en lugar del kilogramo o el gramo, alguno de sus mltiplos, de forma que los nmeros obtenidos sea ms fciles de usar. Los mltiplos y submltiplos del kilogramo y del gramo son los indicados en la siguiente tabla:

NombreAbreviaturaEquivalente en kilogramosEquivalente en gramos

ToneladaTm1000 kg1000000 g

kilogramokg1 kg1000 g

hectogramohg0.1 kg100 g

decagramodag0.01 kg10 g

gramog0.001 kg1 g

decigramodg0.0001 kg0.1 g

centigramocg0.00001 kg0.01 g

miligramomg0.000001 kg0.001 g

Para medir la masa de un cuerpo se emplea la balanza. Existen muchos tipos de balanzas: electrnicas, de platillos, romanas, etc. con las que se pueden conseguir distintas precisiones en la medida de la masa. Las ms exactas se denominan analticas, y suelen estar encerradas en una urna de vidrio para que no las afecten las corrientes de aire.

Antes de su uso, es preciso calibrarlas, conseguir que si no tienen ningn cuerpo que pesar, marquen cero.

Actividades

1. Expresa en miligramos 5.4 kg.

2. Cuntas toneladas son 12300000 g?

3. Completa la siguiente tabla, sustituyendo la x por el nmero correspondiente:

kilogramosmiligramos

x1000

x12000000

0.000012x

0.000009x

4. Si en un determinado lugar, el peso de un cuerpo es la mitad de otro, cmo ser su masa?

5. Si una mesa y una silla tienen la misma masa, estarn hechas con el mismo material?

Proxima clase: falta

5.- El volumen

Todos los objetos tienen tres dimensiones: largo, ancho y alto, y ocupan un lugar en el espacio (volumen).

Podemos medir la longitud entre las distintas partes del propio cuerpo y las distancias entre los diferentes cuerpos.

El volumen de un cuerpo de forma geomtrica regular se puede calcular utilizando las expresiones geomtricas que permiten calcular el volumen a partir de sus dimensiones. Por ejemplo,

EMBED Microsoft Editor de ecuaciones 3.0

Cuando un slido no tiene una forma geomtrica que permita determinar por clculo su volumen, se mide directamente. El procedimiento lo descubri Arqumedes, un sabio griego del siglo III antes de Cristo. En un recipiente graduado vertemos un lquido y, a continuacin, introducimos en l el slido cuyo volumen deseamos conocer. El aumento de nivel del lquido nos permitir, por sustraccin, determinar el volumen del slido. Normalmente el lquido empleado ser agua, pero si el slido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azcar) usaremos otro lquido que no disuelva al slido.

Para medir el volumen de un lquido se emplean diversos recipientes graduados en los que se introduce el lquido cuyo volumen se desea conocer: probetas, buretas, matraces aforados, etc. dependiendo de la exactitud con la que deseemos conocer dicho volumen. El ms fcil de emplear es la probeta, un tubo cilndrico graduado, de forma que, al introducir el lquido en ella, su propia altura nos indica el volumen que contiene, leda directamente en la escala de la probeta.

Con mayor precisin, para obtener un volumen determinado de un lquido se emplean matraces aforados, matraces que tienen un cuello largo con una seal. Cuando el lquido alcanza el nivel de la seal, su volumen es el indicado por el fabricante del matraz.El volumen puede medirse en muchas unidades, sobre todo dependiendo de la nacin o la comarca en la que se vive. En el Sistema Internacional (SI), que es usado por los cientficos y tcnicos de todo el mundo y en la mayora de los pases, el volumen se mide en metros cbicos (m3), aunque tambin es muy empleado el litro, sobre todo para medir capacidades.

La capacidad es el volumen de un cuerpo que tiene cabida en el hueco existente en otro cuerpo. Volumen, por otro lado, es la cantidad de espacio ocupado por cualquier cuerpo. De hecho, conocida la capacidad de un cuerpo, se determina el volumen de la sustancia que contiene. De esta forma, tanto capacidad como volumen se miden en las mismas unidades, aunque se suele emplear el metro cbico para medir volmenes y el litro para medir capacidades, aunque no es obligatorio.

Dependiendo del volumen a medir se emplean, en lugar del metro cbico o el litro, alguno de sus mltiplos, de forma que los nmeros obtenidos sea ms fciles de usar. Los mltiplos y submltiplos son los indicados en la siguiente tabla (ntese que decmetro cbico equivale a litro y centmetro cbico a mililitro):

NombreAbreviaturaEquivalencia en m3Equivalencia en l

Hectmetro cbicohm31000000 m31000000000 l

metro cbicom31 m31000 l

Hectolitrohl0.1 m3100 l

decmetro cbicodm30.001 m31 l

centmetro cbicoc.c. o cm30.000001 m30.001 l

decilitrodl0.0001 m30.1 l

centilitrocl0.00001 m30.01 l

mililitroml0.000001 m30.001 l

Actividades

1. Una caja de zapatos mide 30 cm de largo, 12 cm de ancho y 10 cm de alto. Cul es el volumen de la caja? Exprsalo en c.c. y en l.

2. Sabiendo que un litro de agua tiene una masa de 1.000 gramos, cuntos kilogramos de agua habr en una presa que contiene 26.5 hectmetros cbicos de agua?

3. Cmo mediras el volumen de una piedra de sal gema? Recuerda que la sal se disuelve en el agua.

4. Para preparar un caf, es necesario moler los granos de caf: Disminuir el volumen de los granos de caf tras ser molidos?

5. Completa la siguiente tabla, sustituyendo la x por el nmero correspondiente:

litrosc.c.m3

0.0110x

x1200000012

12xx

xx0.3

6.- Densidad

Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes ocupan distintos volmenes, as notamos que el hierro o el hormign son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plstico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, ms pesado nos parecer.

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Es decir, se calcula dividiendo la masa de un cuerpo entre su volumen.

Como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cbicos (m3) la densidad se medir en kilogramos por metro cbico (kg/m3). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequea. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0'001 m3), la densidad ser de 1000 kg/m3.

La mayora de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estaran usando siempre nmeros relativamente grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centmetro cbico (g/cm3), de esta forma la densidad del agua ser 1 g/cm3.

An existe otra unidad para medir la densidad: el gramo por litro (g/l). Se emplea sobre todo al medir la densidad de los gases, que son muy livianos y tienen densidades muy pequeas.

En el S. I. la densidad se expresa en kg/m3, para expresarla en g/cm3, deberamos pasar los kg a g (multiplicando por 1000) y los m3 a cm3, dividiendo entre 1000000, ya que 1 m3 equivale a 1000000 cm3. Multiplicar por 1000 y dividir por 1000000, simplificando, equivale a dividir por 1000:

As, pasar de kg/m3 a g/cm3 equivale a dividir entre mil.

A la inversa, pasar de g/cm3 a kg/m3 ser multiplicar por 1000.

La conversin de kg/m3 a g/l es an ms inmediata. Puesto que un litro equivale a un decmetro cbico, para la conversin, multiplicaremos por 1000 (el paso de kilogramo a gramo) y dividiremos por 1000 (el paso de metro cbico a decmetro cbico). Como multiplicamos y dividimos ente 1000, es como si no se realizara operacin aritmtica alguna: kg/m3 y g/l son completamente equivalentes y no hay que realizar operacin alguna para interconvertirlas.

La densidad es el cociente entre la masa y el volumen de un cuerpo, as que para determinarla bastar con medir la masa y el volumen y, a continuacin, dividir ambos resultados.

En primer lugar usaremos la balanza para determinar la masa del slido y, una vez determinada sta, pasaremos a medir su volumen.

Si se trata de un slido regular midiendo sus dimensiones y calculando despus, matemticamente, el volumen. Si el slido es irregular o no conocemos la frmula matemtica para calcular el volumen, se determina su volumen por inmersin en un lquido.

Actividades

1. Un cubo de aluminio de 15 cm de lado tiene una masa de 8.775 kg. Cul es la densidad del aluminio? Exprsala en kg/m3 y g/c.c.

2. Medio litro de ter tiene una masa de 350 gramos. Calcula su densidad.

3. La densidad del alcohol es de 790 kg/m3, calcula el volumen que ocupan 3 kg del mismo.

4. La densidad del corcho es de 240 kg/m3. Calcula la masa de una bola de corcho de 0,1 m3 de volumen.

5. Una bolsa contiene 5 kg de hielo. Sabiendo que la densidad del hielo es de 910 kg/m3, calcula el volumen que ocupar dicha bolsa.

6. Pasa a litros las siguientes unidades:

a) 15 m3 b) 8 dm3 c) 7 mm3 d) 0.30 cm3e) 4 km3 f) 12 dam3 g) 25 hm3 h) 10 dm37. Convierte en kg/l las siguientes cantidades: a) 12 kg/m3; b) 7kg/dm3; c) 100 kg/mm3; d) 1kg/m3.8. Ordena de mayor a menor los volmenes siguientes:

a) 15 l; b) 30 ml; c) 0.0002 m3; d) 1000 cm3; f) 60 cl9. El radio de la Tierra mide 6.38*106 m y su masa 5.98*1024 kg. Cul es su densidad?

10. Para qu tipo de sustancias es conveniente usar como medida de la densidad el kg/m3?

11. La mayora de los grandes barcos se construyen con acero pese a lo cual flotan en el mar. Cmo es posible?

12. Completa la siguiente tabla, sustituyendo la x por el nmero correspondiente:

Densidad en kg/m3Densidad en g/c.c.Masa en kgVolumen en c.c.Volumen en m3

1200x5xx

xx2.5x0.005

x2.6x300x

xx0.13610x

7.- Temperatura

Aunque de forma subjetiva, podemos definir la temperatura como aquella propiedad de los cuerpos que nos permite determinar su grado de calor o fro, pero teniendo presente que calor y temperatura son cosas distintas. El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si aadimos calor, la temperatura aumenta. A temperaturas altas, las molculas se mueven con mayor energa. El calor es energa, la temperatura es la medida de esa energa. Un vaso y un cubo de agua que tengan la misma temperatura, en el caso del cubo habr ms calor acumulado.Sin embargo nuestros sentidos nos pueden engaar respecto a la temperatura de los cuerpos. As, al tocar el metal y la madera de un pupitre sentimos aqul fro y a sta clida, pero sabemos que ambos deben estar a igual temperatura, porque al poner dos cuerpos en contacto, al cabo de un tiempo igualan sus temperaturas. As, podemos definir la temperatura como la propiedad de los cuerpos que, al pasar un tiempo en contacto, es igual en ellos.

Todos los cuerpos estn formados por tomos y molculas y dichos tomos y molculas estn en constante movimiento, bien desplazndose (en los lquidos y gases) bien vibrando (en los slidos). Puesto que se mueven, estas molculas estn dotadas de una velocidad. La temperatura de un cuerpo est relacionada con la velocidad de las molculas que la forman y, as, cuanto mayor sea la temperatura, mayor ser la velocidad de sus molculas.

Para medir la temperatura se han desarrollado varias escalas termomtricas. La ms empleada en la Europa continental y Latinoamrica es la escala centgrada o Celsius, inventada por el astrnomo sueco Anders Celsius. En esta escala, el agua se congela a 0C y entra en ebullicin a 100C.

En los pases anglosajones, Gran Bretaa y EE.UU. sobre todo, se emplea otra escala de temperaturas, la debida al fsico alemn Daniel Fahrenheit y que, en su honor, recibe el nombre de escala Fahrenheit. En la escala Fahrenheit el agua se congela a 32F y hierve a 212F, por lo que el agua lquida existira en un intervalo de 180F y no de 100, como ocurre en las escalas centgradas y Kelvin.

Al estudiarse la temperaturas, se observ se descubri que no poda nunca ser menor de -273C, sta es la temperatura ms baja que nunca podra existir. El fsico ingls William Thomson, Lord Kelvin, propuso una nueva escala de temperaturas, cuyo origen estuviera en -273C, de esta forma no habra nunca temperaturas negativas, de ah que reciba el nombre de escala absoluta.

Esta escala tambin se llama Kelvin en honor a su creador (pero la temperatura no se mide en grados Kelvin, sino en Kelvin) y es la empleada por los cientficos y tcnicos del mundo. En ella, el agua congela a 273 K y hierve a 373 K, es decir, el agua lquida abarca un intervalo de temperaturas de 100 K, lo que quiere decir que, en cuanto a intervalo de temperaturas, 1 K es lo mismo que 1C.

La escala Kelvin o absoluta es la misma escala centgrada pero desplazada -273. As que para pasar de la escala centgrada a la escala Kelvin, bastar con sumar 273 a la temperatura obtenida en la escala Celsius.

Y para pasar a la escala Celsius a partir de la escala Kelvin slo tendremos que restar a sta 273.

El paso de la escala centgrada a Fahrenheit y viceversa es ms complicado. En primer lugar 0C equivalen a 32F, as que a la temperatura en la escala Fahrenheit tendremos, primero, que restarle 32. Pero adems, un intervalo de 100C es igual que 180F. As, podemos escribir:

o F = o C x 9/5 + 32Para pasar de una escala a otra en la ecuacin anterior sustituiremos la temperatura conocida y calcularemos la que no conozcamos.

La medida de la temperatura se realiza mediante termmetros. Estos llevan un indicador y una escala, se ponen en contacto con el cuerpo cuya temperatura se desea conocer y, tras unos instantes, se mira la escala.

El termmetro ms habitual es el de mercurio (por ejemplo los termmetros clnicos son de mercurio) que consisten en un tubo delgado que contiene el metal. Al calentarse o enfriarse, el mercurio se dilata o se contrae ascendiendo o descendiendo por el tubo. El nivel que alcance indica la temperatura deseada.

Actividades

1. Consideramos que una persona tiene fiebre cuando su temperatura corporal es de 37 C. Cunto marcar, como mnimo, un termmetro Fahrenheit cuando una persona tiene fiebre?

2. Al ver las noticias del tiempo en la CNN, decan que en Nueva York la temperatura era de 77 F. Haca demasiado calor en Nueva York?

3. Qu diferencia de temperatura es mayor, 1 K 1 C?

4. Habr alguna temperatura en la que marquen lo mismo un termmetro graduado en la escala Celsius y otro graduado en la escala Fahrenheit?

5. Habr alguna temperatura en la que marquen lo mismo un termmetro graduado en la escala Kelvin y otro graduado en la escala Fahrenheit?

8.- Estados de agregacin de la materia

La materia puede aparecer en tres estados de agregacin: slido, lquido y gaseoso. El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados.EstadoPropiedadesEjemplos

SlidoMasa, volumen y forma constantes No pueden fluirHielo, carbn, hierro

LquidoMasa y volumen constantes Forma variable Pueden fluirAgua, aceite, gasolina

GaseosoMasa constante Volumen y forma variables Pueden fluirVapor de agua, dixido de carbono, gas natural

La forma de los slidos es tambin invariable, porque sus partculas estn perfectamente ordenadas ocupando posiciones fijas en estructuras tridimensionales repetitivas llamadas cristales. Las partculas no estn quietas en sus posiciones sino que vibran sin cesar, tanto ms intensamente cuanto mayor es la temperatura. Si sta llega a ser lo suficientemente alta (temperatura de fusin) las partculas pierden sus posiciones fijas y, aunque siguen muy juntas, desaparece la estructura cristalina, exclusiva de los slidos, para transformarse en lquidos.

Segn sean las condiciones, los copos de nieve pueden adoptar formas como las siguientes:

La forma de los lquidos es variable (adoptan la forma que tiene el recipiente) porque, por encima de la temperatura de fusin, las partculas no pueden mantener las posiciones fijas que tienen en estado slido y se mueven desordenadamente.

Sin el efecto de la gravedad, la forma natural de los lquidos es la esfrica (la gota). Si un astronauta, en una estacin orbitando la Tierra, lanza un vaso de agua, sta adopta la forma de grandes gotas suspendidas en el aire.

El volumen de los lquidos es prcticamente invariable, porque las partculas, aunque no forman una estructura fija como en el caso de los slidos, se mantienen, como en ellos, relativamente juntas.

Los lquidos pueden fluir, ya que sus partculas, al tener libertad y no ocupar posiciones fijas, pueden desplazarse por los huecos que aparecen entre ellas, permitiendo el movimiento de toda la masa lquida.

Los gases se difunden hasta ocupar todo el recipiente que los contiene porque, a diferencia de los slidos y lquidos, tienen sus partculas muy separadas movindose caticamente en todas direcciones. El movimiento de cada partcula no se ver perturbado mientras no choque con otra partcula o con las paredes del recipiente. Por esta razn, los gases acaban ocupando todo el volumen del recipiente. Los innumerables choques pueden ejercer un empuje tan grande sobre las paredes que stas pueden llegar a romperse.

La forma de los gases es variable, adoptan la de cualquier recipiente que los contenga.

El volumen de los gases es fcilmente modificable porque se los puede comprimir y expandir.

Presionando un gas se disminuye la separacin entre sus partculas, cosa que no puede ocurrir en los estados slido y lquido.

Los gases pueden fluir, por la misma razn que en el caso de los lquidos. Los lquidos y los gases reciben por ello el nombre genrico de fluidos.

9.- Cambios de estado

Si calentamos agua, rpidamente empieza a humear y, tras un rato, entra en ebullicin, con lo que deja de encontrarse lquida y se convierte en un gas, el vapor de agua. Otro tanto ocurre si la introducimos en el congelador y la enfriamos, poco a poco pasa a convertirse en hielo y pasa del estado lquido al slido. En general, que una sustancia se encuentre en estado slido, lquido o gaseoso depende de su temperatura.

Pero aunque el cambio de un estado a otro no se produce de forma sbita, sino gradualmente, poco a poco, durante un intervalo de tiempo mensurable, mientras ocurre esta transformacin, la temperatura no cambia, sino que permanece constante sin variar. Esto ocurre siempre que se trate de sustancias puras. Sin embargo, si se hierve agua de mar, la temperatura aumenta mientras dura la ebullicin, ya que se trata de una mezcla de varias sustancias.En ningn cambio de estado cambia la estructura interna de las molculas: el hielo y el vapor son la misma sustancia que el agua lquida. Lo que cambia es la intensidad con que las molculas se atraen y la forma en que se agrupan. Las molculas de agua tienen la misma forma y los mismos tomos en los tres estados.

9.1.- Fusin y solidificacin

Si sacas unos cubitos de hielo del congelador y los colocas en un vaso con un termmetro vers que toman calor del aire de la cocina y aumentan su temperatura. En un principio su temperatura estar cercana a -20 C (depende del tipo de congelador) y ascender rpidamente hasta 0 C, se empezar a formar agua lquida y la temperatura que permanecer constante hasta que todo el hielo desaparezca.

Otro tanto ocurre si enfriamos agua, la temperatura de sta disminuir hasta llegar a 0 C, pero una vez ah, empezar a formarse hielo y la temperatura no cambiar hasta que toda el agua se haya solidificado.

Se produce un cambio de estado, el agua pasa del estado slido (hielo) al estado lquido (agua) o viceversa y todo el calor se invierte en ese cambio de estado, no variando la temperatura, que recibe el nombre de punto de fusin. Se trata de una temperatura caracterstica de cada sustancia, as el punto de fusin del agua es de 0 C, el alcohol funde a -117 C y el hierro a 1539 C y puede emplearse para identificar distintas sustancias.

El cambio de estado de slido a lquido recibe el nombre de fusin. Mientras dura la fusin, el calor que se suministra no eleva la temperatura por encima de 0 C, sino que se emplea en ir "aflojando" ms y ms molculas hasta que todo el hielo pasa al estado lquido. El cambio de lquido a slido se llama solidificacin.

En estado slido las molculas vibran ligeramente respecto a sus posiciones. Dentro de ellas los electrones y dems partculas tambin se agitan.

Por regla general, en los slidos las partculas (tomos o molculas) estn ms juntas que en los lquidos. Por eso, la densidad de una sustancia en estado slido es mayor que en estado lquido. Pero el agua es una excepcin y por eso el hielo flota en el agua lquida

9.2.- Evaporacin y punto de ebullicin

Si ponemos al fuego un recipiente con agua, como el fuego est a mayor temperatura que el agua, le cede calor y la temperatura del agua va aumentando, lo que podemos comprobar si ponemos un termmetro en el agua. Cuando el agua llega a 100 C, empieza a hervir, convirtindose en vapor de agua, y deja de aumentar su temperatura, pese a que el fuego sigue suministrndole calor: al pasar de agua a vapor de agua todo el calor se usa en cambiar de lquido a gas, sin variar la temperatura.

Otro tanto ocurre si enfriamos vapor de agua, la temperatura de ste disminuir hasta llegar a 100 C, pero una vez ah, empezar a formarse agua y la temperatura no cambiar hasta que todo el vapor se haya licuado.

La temperatura a la que una sustancia cambia de lquido a gas, o a la inversa, se llama punto de ebullicin y es una propiedad caracterstica de cada sustancia, as, el punto de ebullicin del agua es de 100 C, el del alcohol de 78 C y el hierro hierve a 2750 C.

Si seguimos dando calor al agua lquida as formada, su temperatura comienza de nuevo a aumentar, lo que se traduce en movimientos (ahora de traslacin) cada vez ms rpidos de sus molculas. Las ms veloces podrn escapar atravesando la superficie lquida y transformndose en gas. Este proceso, llamado evaporacin, se intensifica al aumentar la temperatura, pero cuando sta llega a 100 C, toda la masa lquida comienza bruscamente a transformarse en gas formando burbujas en el seno del agua lquida. Estas burbujas ascienden y se desprenden a la atmsfera: decimos que el agua hierve. El proceso se llama ebullicin. La evaporacin y la ebullicin son dos formas diferentes de producirse el cambio de estado de lquido a gas, que se llama vaporizacin.

La ropa se seca porque el agua que contiene se evapora, pero no hace falta que la prenda est a 100 C.En una olla al fuego el agua alcanza los 100 y entra en ebullicin.

Este camino desde slido a gas tambin puede recorrerse en sentido inverso. En este caso no slo no es necesario calentar, sino que por el contrario el sistema desprende la misma cantidad de calor que se le dio anteriormente. El cambio de gas a lquido se llama condensacin, y el de lquido a slido, solidificacin (en el caso del agua tambin se llama congelacin).

Por ltimo, en algunas ocasiones se dan el cambio directo de slido a gas, sublimacin, y de gas a slido, sublimacin regresiva

Actividades

1. Cuando en enero llegas a clase a primera hora, qu est a menor temperatura, el tablero de madera de tu pupitre o sus patas metlicas?

2. Son verdaderas o falsas las siguientes proposiciones:

El metal es ms fro que el plstico.

El agua hirviendo tiene ms calor que el agua fra.

3. De tres sustancias se han encontrado los siguientes datos:

SustanciaDensidad (g/c.c.)Punto de fusin (C)Punto de ebullicin (C)

A0'90110500

B0'9095450

C1'1095500

Se trata de la misma sustancia? Basta la medida de una propiedad caracterstica para distinguirlas?

4. Habr alguna sustancia que no aumente de temperatura al ponerla al fuego?

5. Ser posible pasar calor desde una sustancia ms fra a otra a mayor temperatura?

6. Por qu se dice que la forma de los lquidos y de los gases es variable?10.- El efecto de la presin

Las temperaturas de fusin y de ebullicin de todas las sustancias varan con la presin. Por ejemplo, si la presin es mayor que 1 atm., el hielo funde a una temperatura menor. Por eso, cuando compres congelados nunca los pongas debajo de objetos pesados, pues se descongelarn antes.

Tambin el agua hierve a menos temperatura cuando la presin es menor que la atmosfrica. Si fueses a los Alpes y quisieras cocer un huevo en uno de los picos en altos, no lo conseguiras, ya que a esa altura la presin es muy baja y el agua comenzara a hervir muy pronto, por lo que la temperatura no sera suficientemente alta para cocer el huevo.

Temperaturas de fusin y ebullicin de algunas sustancias a presin atmosfrica

SustanciaTemperatura de fusin (C)Temperatura de ebullicin (C)

Agua0100

Alcohol-114,478,4

Aluminio6591997

Benceno5,580,1

Butano-136-0,5

Cal viva25802850

Cobre10832582

Glicerina20290

Hierro15393000

Mercurio-38,9356

Oxgeno-218,4-183

Plata960,82210

Plomo327,51750

Propano-187-45

11. Clasificacin de la materia.Sustancia es cada una de las diversas clases de materia que existen en la naturaleza, donde distinguimos:

I) Sustancias puras: Son aquellas que tienen unas propiedades caractersticas (temperatura, color, densidad, sabor) que permiten diferenciarla de otras sustancias puras. Ej. El azcar.Se distinguen dos tipos de sustancias puras:a) Compuestos: Se pueden descomponer en otras sustancias ms sencillas por mtodos qumicos. El agua se descompone en hidrgeno (H) y oxgeno (O). La sal en sodio (Na) y cloro (Cl).b) Elementos: Son sustancias puras que no se pueden descomponer en otras ms sencillas. El H, O, Fe, son elementos; en general los 115 elementos de la tabla peridica.c) Sustancias simples: Estn formadas por un solo tipo de elemento. Ej: O2, O3, etcII) Mezclas: Formadas por la unin de varias sustancias puras. Las sustancias que forman las mezclas conservan sus propiedades y pueden separarse por mtodos fsicos, como veremos ms adelante.Se distinguen dos tipos de mezclas:

a) Mezclas heterogneas: Se pueden ver a simple vista las sustancias que las componen. Adems las propiedades de estas mezclas varan de un punto a otro de las mismas. Ej: granito, agua con aceite.b) Mezclas homogneas o disoluciones: Tienen un aspecto uniforme. Sus propiedades son las mismas en cualquiera de sus puntos. Ej: el aire, el agua de mar, el bronce.En las disoluciones al componente ms abundante se le denomina disolvente y a las dems sustancias que la forman, se les llama solutos. En el caso del agua con azcar, ste sera el soluto y el agua el disolvente.

La cantidad de soluto que hay en una disolucin se mide mediante la concentracin. Para expresar la concentracin suele indicarse la cantidad de soluto que est presente en una cierta cantidad de disolucin, y se expresa en: gramos por litro. Expresa los gramos de soluto contenidos en un litro de disolucin. Se calcula:

Concentracin = gramos de soluto/volumen de disolucin en litros

tanto por ciento en masa. Gramos de soluto por cada 100 gramos de disolucin.

% en peso = gramos de soluto/gramos de disolucin x 100

tanto por ciento en volumen. Expresa las unidades de volumen de soluto disuelto en 100 unidades de volumen de disolucin.% en volumen = volumen de soluto/volumen de disolucin x 100

Segn la concentracin, las disoluciones pueden ser: diluidas (poco soluto), concentradas (mucho soluto), saturadas (la disolucin no admite ms soluto) o sobresaturadas (parte del soluto ya no se disuelve por sobrepasar el nivel de saturacin).

Actividades: 1. Para preparar agua salada mezclamos 475 g de agua y 25 g de cloruro de sodio (NaCl). Cul ser su concentracin en tanto por ciento en peso? Sol:5%2. En una botella de 500 ml se mezclan 75 g de azcar y el resto se completa con agua. Cul es la concentracin en g/l de la mezcla azucarada? Sol: 150 g/l3. Se quiere preparar 1 kg de una disolucin de agua salada al 20%, de qu cantidad de agua y sal se debe partir? Sol.200 g soluto y 800 g de agua.4. Se tiene una disolucin de cido sulfrico que contiene 20 gramos de cido y 100 gramos de agua. Sabiendo que la densidad de la disolucin es de 1.20 gr/ml. Halla: a) Masa de la disolucin. Sol: 120gb) Volumen de la disolucin. Sol: 0,1lc) Concentracin en g/l. Sol: 200g/l5. Ordena las siguientes disoluciones de mayor a menor concentracin en masa: a) 100 g de sosa en 500 g de agua. B) 10 g de azcar en 2 L de agua. C) 20 g de bicarbonato en 180 cm3 de agua. Sol: a>c>b6. Una lata de refresco contiene 330 cm3 de lquido. Si su concentracin en azcar es de 10 g/l, qu cantidad de azcar hay disuelta en el lquido contenido en el bote? Sol: 3,3g de azcar. 7. Una cerveza tiene una concentracin en alcohol del 5,5% en volumen. Cunto alcohol contiene 1 L de cerveza? Sol: 55 ml de alcohol8. Se mezclan hasta su total disolucin 30 g de azcar con la cantidad necesaria de agua hasta formar 750 ml de disolucin. Cul es su concentracin en g/l? Sol:40g/l9. Se toman 600 ml de disolucin de cloruro de potasio, KCl, de 10 g/l y se calientan hasta que su volumen final es de 150 ml. Cul ser la nueva concentracin de la disolucin? Sol: 40 g/l10. Qu cantidades de soluto y de disolvente son necesarias para preparar un cuarto de kilo de una disolucin de sal comn en agua del 15%? Sol: 37,5 g soluto y 212,5 g disolvente11. Qu significa que una bebida alcohlica tiene una graduacin de 20o?

12. El alcohol de farmacia tiene una concentracin del 96% Vol. Cmo prepararas 500 ml de alcohol de farmacia? Sol:480 ml de alcohol13. Se prepara una disolucin mezclando 20 ml de alcohol (densidad = 0,8 g/cm3) y 95 ml de agua (densidad = 1g/cm3). A) Cul es su porcentaje en masa? Sol: 14.4% B) Cul es su porcentaje en volumen? Sol: 17.39% C) Cul es su concentracin en gramos por litro? Sol:139.411.1 Separacin de mezclas heterogneas.

Filtracin: Separa lquido de slido insoluble (agua y arena). A travs de materiales porosos como el papel de filtro, algodn o arena se pueden separar slidos suspendidos en agua. Decantacin: Separa lquidos no miscibles como agua y aceite. Se basa en la distinta densidad de dos componentes, se deja que se separen en reposo hasta situarse el ms denso abajo y el ligero arriba. De esta manera puedo vaciar el contenido por arriba (si quiero coger el menos denso), o por debajo (si quiero coger el ms denso).

Separacin magntica: Separar limaduras de hierro de otra cosa (limaduras de hierro con arena o azufre)

Cribado: Separar arena de grava.

Sedimentacin: Por el peso.

11.2 Separacin de mezclas homogneas:

La separacin se basa en la diferente temperatura de ebullicin del soluto y del disolvente.

Destilacin: Se calienta la mezcla, se evapora primero el elemento de menor punto o temperatura de ebullicin, cuyo vapor se recoge, se enfra, pasando de nuevo a lquido.

Cristalizacin: Para separar slidos disueltos en lquidos (agua y sal). Cunto ms lenta sea la evaporacin mayor tamao tendrn los cristales.

Actividades:1. De las siguientes mezclas seala si son heterogneas u homogneas: ensalada, agua mineral, paella, leche, gaseosa, caf, sopa de fideos, vino, agua con azcar, gasolina, aceite con agua, granito, polvo de talco, leche, yeso en polvo con fragmentos de yeso,

2. Indica qu mtodos de separacin utilizaras en cada una de las siguientes muestras.

a) Agua con sal.

b) Agua con arena.

c) Agua con aceite y mercurio.

d) Agua con alcohol.

e) sal comn, azufre y limaduras de hierro

f) arena, limaduras de Fe y sulfato de hierro soluble en agua.

3. Explica la siguiente curva que representa la curva de calentamiento del hielo que est a -10 o C, que pasan a vapor y alcanzan los 120 o C. 4. Se calienta lentamente cierta cantidad de potasio (K), inicialmente a 20 o C, durante cierto tiempo y se toman las medidas de las Temperaturas cada minuto. Los datos se recogen en la siguiente tabla:Tiempo (min)023456789

Temperatura o C204050606363636370

a) Representa estos datos en una grfica temperatura tiempo.

b) Es una sustancia pura?

Recuerda que en las sustancias puras las temperaturas de cambio de estado se mantienen constantes mientras este se est produciendo.5. La solubilidad del sulfato de hierro (II) a 20 o C es de 16 g de soluto en 100 g de agua. A) Qu cantidad de sulfato de hierro se puede disolver en 25 cm3 de agua a 20 o C? B) Qu cantidad de agua se necesita para disolver 100 g de sulfato de fe a 20 o C?Recuerda que la solubilidad de una sustancia es la mxima cantidad de esa sustancia que se puede disolver en 100 g o 100 cm3 de agua a una determinada temperatura. Es una propiedad de las sustancias puras. Sol: 40 g de sulfato de hierro, 625 cm3 de agua.6. Medimos la solubilidad del nitrato de potasio en funcin de la temperatura:

Temperatura (o C)01020304050

Solubilidad: g soluto/100 g de agua12.217.927.840.159.380.2

a) Representa los datos en una grfica.b) Qu suceder si intentamos disolver 80 g de nitrato de potasio en 250 g de agua a 20 o C? Sol: solo se disuelven 69.5 g de nitrato potsico, el resto precipita7. Cmo prepararas con medio litro de agua una disolucin saturada de nitrato potsico a 30 o C? La solubilidad del KNO3 es 40.1g/100g de agua. Sol: hay que disolver 200.5g de KNO3 en 500 g de agua.8. Medimos la solubilidad del cloruro de amonio NH4Cl en funcin de la temperatura:

Temperatura (o C)020406080100

Solubilidad: g soluto/100g de agua29.437.245.855.265.677.3

a) Representa estos datos en una grfica.b) Ajusta la grfica a una recta, y sobre ella, indica cul ser la solubilidad del cloruro de amonio a 25 o C. Sol: Aprox. 40g sol/100g aguac) Se pretende preparar una disolucin saturada a 20 o C disolviendo 60 g de cloruro de amonio en 250 cm3 de agua, ser posible? Sol: NO, la disolucin saturada en 250 cm3 requiere 93 g de soluto.20

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