Propiedades generales y características de la materia

Inflas un globo y compruebas que ocupa un espacio que antes no ocupaba; además, en una balanza muy precisa, el globo lleno pesa un poquito más que el globo vacío, como se muestra en la figura.

¿Qué dos propiedades generales de la materia demuestra el aire con este experimento? Nómbralas y explica qué observación corresponde a cada una.

Para medir el volumen de un llavero metálico, Noa echa $50\ \text{mL}$ de agua en una probeta; al sumergir el llavero, el nivel sube hasta $68\ \text{mL}$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cuál es el volumen del llavero, en $\text{cm}^3$?
2. b) Exprésalo en litros.
3. c) ¿Por qué no podría Noa medir el volumen de este objeto con una regla?

Tu primo pequeño asegura que el aire «no es materia, porque no pesa nada».

1. a) Diseña un experimento con dos globos y una balanza para demostrarle que el aire tiene masa: describe lo que harías y lo que observarías.
2. b) Describe otro experimento sencillo que demuestre que el aire ocupa un volumen (piensa, por ejemplo, en un vaso boca abajo hundido en una palangana con agua).
3. c) Concluye explicando por qué el aire es materia, usando el concepto de propiedades generales.

Completa la frase con las palabras que faltan: «Las propiedades $\dots$ las tienen todos los materiales, como la masa y el volumen; las propiedades $\dots$ permiten distinguir una sustancia de otra, como la densidad o el punto de fusión». Después, explica cómo usarías una propiedad característica para distinguir la sal del azúcar sin probarlas.

Marcos guarda dos canicas que pesan exactamente $20\ \text{g}$ cada una: una es de cristal y la otra de acero, pero están pintadas del mismo color y se le han mezclado.

1. a) ¿Le sirve la masa para saber cuál es cuál? ¿Por qué?
2. b) ¿Qué propiedad característica podría medir para distinguirlas? Explica cómo lo haría.

Una viga de hierro de una obra pesa $790\ \text{kg}$ y un tornillo del mismo hierro pesa $7,9\ \text{g}$. La densidad de ambos es $7,9\ \text{g/cm}^3$.

1. a) Calcula el volumen del tornillo y el de la viga (expresa este último en $\text{cm}^3$; recuerda que $1\ \text{kg} = 1000\ \text{g}$).
2. b) ¿Tienen la misma masa? ¿Y el mismo volumen? ¿Y la misma densidad?
3. c) Explica, con este ejemplo, en qué se diferencian las propiedades generales de las características, y razona por qué la densidad no cambia aunque el trozo de hierro sea grande o pequeño.

El agua hierve siempre a $100\ \celsius$ (a nivel del mar) y el alcohol, a $78\ \celsius$.

1. a) ¿Cómo se llama la propiedad a la que se refieren estos datos?
2. b) ¿Es una propiedad general o característica?
3. c) ¿Cómo te ayudaría esta propiedad a saber cuál de los dos líquidos hay en un frasco que ha perdido la etiqueta?

El profesor calienta una sustancia blanca desconocida y observa que se funde justo a $80\ \celsius$. En la tabla del laboratorio figuran estos puntos de fusión: azúcar, $186\ \celsius$; naftalina, $80\ \celsius$; sal común, $801\ \celsius$.

1. a) ¿Cuál de las tres sustancias es la desconocida?
2. b) Explica por qué el punto de fusión sirve para identificarla y, en cambio, el color blanco no sirve.

Una sustancia tiene un punto de fusión de $-10\ \celsius$ y un punto de ebullición de $60\ \celsius$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿En qué estado se encuentra a $20\ \celsius$?
2. b) ¿Y a $-20\ \celsius$?
3. c) ¿Y a $80\ \celsius$?
4. d) Justifica cada respuesta comparando la temperatura con los dos puntos característicos, y explica por qué esos puntos sirven para predecir el estado de la sustancia a cualquier temperatura.

Con una moneda puedes rayar la madera de un lápiz, pero por mucho que frotes la madera contra la moneda no consigues rayarla.

1. a) ¿Qué propiedad característica estás comparando con esta prueba?
2. b) ¿Cuál de los dos materiales la tiene mayor? Explica cómo lo sabes.

En un museo de minerales te dejan hacer una prueba con tres muestras: el mineral A raya al mineral B, y el mineral C raya al mineral A. Además, el cartel de la vitrina te indica que la dureza del mineral C en la escala de Mohs es 7 (para comparar, el cristal de una ventana tiene dureza 5,5).

1. a) Ordena los tres minerales de más blando a más duro.

1. b) Explica el razonamiento que seguiste.

1. c) ¿Qué le ocurriría al cristal de una ventana si lo frotaras con el mineral C? Justifícalo comparando sus durezas.

En Educación Laboral o en Física han montado un circuito con una pila y un bombillo: si cierras el circuito con un material conductor, el bombillo se enciende, y si es aislante, no, como se muestra en la figura.

Prueban cuatro objetos: una llave de hierro, una goma de borrar, la mina de un lápiz (grafito) y una regla de plástico.

1. a) Predice con cuáles se encenderá el bombillo.
2. b) Clasifica los cuatro materiales en conductores y aislantes según su conductividad eléctrica.
3. c) Explica por qué los electricistas usan destornilladores con mango de plástico y qué pasaría si el mango fuera de metal.

En una feria venden una pulsera que, según el vendedor, es de plata. Salma la pesa en la casa: $31\ \text{g}$. Resulta que una cucharita de acero de su cocina también pesa $31\ \text{g}$.

1. a) Explica por qué la masa no le sirve a Salma para comprobar si la pulsera es de plata.
2. b) La densidad de la plata es $10,5\ \text{g/cm}^3$ y la del acero, $7,9\ \text{g/cm}^3$. Describe qué dos medidas debe hacer Salma y qué cálculo debe realizar para comprobarlo.

Un frasco del laboratorio ha perdido la etiqueta y contiene un líquido incoloro. Lo calientan y hierve a $78\ \celsius$. Los candidatos son: agua (punto de ebullición $100\ \celsius$), alcohol ($78\ \celsius$) y acetona ($56\ \celsius$).

1. a) ¿Qué sustancia parece ser, según el punto de ebullición?
2. b) Miden su densidad y sale $0,79\ \text{g/cm}^3$; la del alcohol es $0,79\ \text{g/cm}^3$ y la de la acetona, $0,78\ \text{g/cm}^3$. ¿Resuelve esta medida la duda entre alcohol y acetona? Razona la respuesta.
3. c) ¿Qué propiedad ha resultado decisiva en este caso y por qué conviene medir más de una propiedad característica para identificar una sustancia?

Al laboratorio llega una pieza de metal brillante sin etiqueta. Hacen tres pruebas y obtienen: densidad $7,9\ \text{g/cm}^3$; punto de fusión $1535\ \celsius$; conduce muy bien la corriente eléctrica. Los candidatos son: aluminio ($2,7\ \text{g/cm}^3$, $660\ \celsius$), hierro ($7,9\ \text{g/cm}^3$, $1535\ \celsius$) y plomo ($11,3\ \text{g/cm}^3$, $327\ \celsius$).

1. a) ¿Qué metal es la pieza?
2. b) Explica qué candidatos descarta, en su caso, cada una de las tres pruebas.
3. c) Razona por qué conviene comprobar varias propiedades características en lugar de conformarse con una sola.