Propiedades, clasificación y cambios de la materia
Después de la Quema del Diablo del 7 de diciembre, en la calle quedan cenizas, humo y restos de cartón. ¿Qué pasó con la leña y el papel? ¿Es lo mismo que cuando se derrite una paleta de hielo al sol? En este apartado aprenderás a describir la materia, a clasificarla y a decidir cuándo una sustancia solo cambia de aspecto y cuándo se transforma en otra. Al final volveremos a la hoguera.
Propiedades de la materia
La materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Para reconocerla y distinguir una sustancia de otra usamos sus propiedades.
Hay dos clasificaciones que se cruzan:
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Según lo que ocurra con la sustancia: físicas o químicas.
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Según dependan o no de la cantidad de muestra: intensivas o extensivas.
Piensa en un vaso y en una pila de agua: la masa cambia, pero el agua hierve a la misma temperatura (al nivel del mar, 100 °C) y su densidad es $1.00\ \text{g/mL}$. Por eso las propiedades intensivas sirven para identificar sustancias.
| Propiedad | Física / química | Intensiva / extensiva |
|---|---|---|
| Masa de un trozo de cobre | física | extensiva |
| Densidad del cobre ($8.96\ \text{g/cm}^3$) | física | intensiva |
| Punto de fusión del hielo (0 °C) | física | intensiva |
| Inflamabilidad del alcohol | química | (se clasifica solo como química) |
Las propiedades químicas describen un comportamiento, no una cantidad medida en la muestra; por eso normalmente no se clasifican como intensivas o extensivas.
Clasifica cada propiedad como física o química, y como intensiva o extensiva cuando corresponda: a) El punto de ebullición del agua. b) La masa de una piedra. c) La…
Clasifica cada propiedad como física o química, y como intensiva o extensiva cuando corresponda:
- a) El punto de ebullición del agua.
- b) La masa de una piedra.
- c) La capacidad del hierro de oxidarse.
- d) La densidad del aceite.
- e) La inflamabilidad del gas propano.
Átomos, moléculas, elementos y compuestos
La materia se clasifica según de qué está formada.
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Átomo: la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades químicas.
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Molécula: grupo de dos o más átomos unidos por enlaces covalentes que se comporta como una unidad.
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Elemento: sustancia formada por un solo tipo de átomo (no se descompone en otras más simples por métodos químicos ordinarios).
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Compuesto: sustancia formada por dos o más elementos combinados en proporción fija.
Fíjate en la diferencia clave: átomo/molécula habla del tamaño y de cómo se agrupan las partículas; elemento/compuesto habla de cuántos tipos de átomo hay. El oxígeno ($\mathrm{O_2}$) es una molécula, pero es un elemento porque solo tiene átomos de oxígeno. Se llaman moléculas homonucleares (O₂, N₂) si sus átomos son iguales, y heteronucleares (HCl, CO₂) si son distintos.
Cada elemento tiene un símbolo: una o dos letras, la primera en mayúscula (H, O, C, Na, Fe, Cu, Au, Ag, K, Pb). Algunos vienen del latín: Na (natrium), Fe (ferrum), Cu (cuprum), Pb (plumbum), K (kalium).
Explica la diferencia entre un átomo, una molécula, un elemento y un compuesto. Usa como ejemplos el helio ($\mathrm{He}$), el oxígeno ($\mathrm{O_2}$), el dióxido de…
Explica la diferencia entre un átomo, una molécula, un elemento y un compuesto. Usa como ejemplos el helio ($\mathrm{He}$), el oxígeno ($\mathrm{O_2}$), el dióxido de carbono ($\mathrm{CO_2}$) y el hierro ($\mathrm{Fe}$), y di en cada caso si se trata de átomos o de moléculas, y si es elemento o compuesto.
Sustancias puras y mezclas
Una sustancia pura tiene composición fija: puede ser un elemento o un compuesto. Una mezcla une dos o más sustancias sin que se combinen químicamente; cada una conserva sus propiedades y la proporción puede variar.
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Mezcla homogénea (disolución): se ve una sola fase, igual en todos los puntos. Ejemplos: aire limpio, agua con sal, un jugo colado.
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Mezcla heterogénea: se distinguen fases o componentes a simple vista o con lupa. Ejemplos: jugo de naranja con pulpa, arena con agua, atol de elote con granos.
Indica si cada sustancia o material es un elemento, un compuesto, una mezcla homogénea o una mezcla heterogénea: a) Oxígeno ($\mathrm{O_2}$) b) Agua ($\mathrm{H_2O}$) c)…
Indica si cada sustancia o material es un elemento, un compuesto, una mezcla homogénea o una mezcla heterogénea:
- a) Oxígeno ($\mathrm{O_2}$)
- b) Agua ($\mathrm{H_2O}$)
- c) Jugo de naranja con pulpa
- d) Aire sin partículas visibles
- e) Cobre ($\mathrm{Cu}$)
- f) Atol de elote
Estados de la materia
En condiciones comunes la materia aparece como sólido, líquido o gas. Lo que cambia es la ordenación y el movimiento de las partículas.
| Característica | Sólido | Líquido | Gas |
|---|---|---|---|
| Forma | definida | la del recipiente | la del recipiente |
| Volumen | definido | definido | ocupa todo el recipiente |
| Compresibilidad | casi nula | muy baja | alta |
| Partículas | ordenadas, muy juntas, solo vibran | juntas, desordenadas, se deslizan | muy separadas, se mueven libremente |
| Ejemplo | hielo, piedra | agua, aceite | vapor, aire |
Los cambios de estado son físicos: la sustancia sigue siendo la misma.
| Cambio | Nombre |
|---|---|
| sólido → líquido | fusión |
| líquido → sólido | solidificación |
| líquido → gas | vaporización (evaporación o ebullición) |
| gas → líquido | condensación |
| sólido → gas | sublimación |
| gas → sólido | sublimación inversa (o deposición) |
Al calentar, las partículas ganan energía y se separan; al enfriar, pierden energía y se acercan.
Mueve la temperatura y observa en qué momento el agua pasa de un estado a otro.
Escribe el nombre del cambio de estado que ocurre en cada caso: a) Una paleta de hielo se derrite al sol. b) El vapor de agua de una olla se convierte en gotas sobre la…
Escribe el nombre del cambio de estado que ocurre en cada caso:
- a) Una paleta de hielo se derrite al sol.
- b) El vapor de agua de una olla se convierte en gotas sobre la tapa.
- c) La naftalina sólida pasa directamente a gas.
- d) El agua de un charco se convierte en vapor al calentarse.
Compara los tres estados físicos de la materia (sólido, líquido y gaseoso) en cuanto a la forma, el volumen, la compresibilidad y la ordenación de las partículas.…
Compara los tres estados físicos de la materia (sólido, líquido y gaseoso) en cuanto a la forma, el volumen, la compresibilidad y la ordenación de las partículas. Presenta tu respuesta en una tabla y da un ejemplo cotidiano de cada estado.
Cambios físicos y cambios químicos
En un cambio físico la sustancia conserva su identidad (cambia forma, tamaño o estado). En un cambio químico (reacción) se forman sustancias nuevas con propiedades distintas.
| Cambio físico | Cambio químico |
|---|---|
| Hervir agua | Quemar leña |
| Moler café | Cocinar un huevo |
| Disolver sal en agua | Oxidación de un clavo |
| Romper vidrio | Digerir un alimento |
Evidencias frecuentes de un cambio químico:
-
Cambio de color inesperado o formación de un olor nuevo.
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Desprendimiento de gas (burbujas que no son ebullición).
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Formación de un sólido (precipitado).
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Absorción o emisión de luz o calor.
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Es difícil o imposible volver al material original.
Ninguna evidencia es infalible por sí sola: el hielo que se derrite absorbe calor y no es químico. Se necesita ver si hay sustancias nuevas.
Volvamos a la Quema del Diablo: la leña que arde produce ceniza, CO₂, vapor y calor; son sustancias nuevas, así que es un cambio químico. En cambio, la paleta que se derrite solo cambia de estado: físico.
Clasifica cada cambio como físico o químico y justifica tu respuesta: a) Moler granos de café tostado. b) Cocinar un huevo. c) Disolver sal en agua. d) Quemar leña en un…
Clasifica cada cambio como físico o químico y justifica tu respuesta:
- a) Moler granos de café tostado.
- b) Cocinar un huevo.
- c) Disolver sal en agua.
- d) Quemar leña en un fogón.
- e) Un clavo de hierro que se llena de herrumbre.
Un estudiante afirma: «Cuando el agua hierve, se rompe en hidrógeno y oxígeno, porque cambia de líquido a gas». Analiza esta afirmación. Explica qué ocurre realmente con…
Un estudiante afirma: «Cuando el agua hierve, se rompe en hidrógeno y oxígeno, porque cambia de líquido a gas». Analiza esta afirmación. Explica qué ocurre realmente con las moléculas durante la ebullición, qué cambio sería necesario para obtener hidrógeno y oxígeno a partir del agua, y qué evidencias permitirían distinguir un cambio físico de uno químico en cada caso.
Separar mezclas usando propiedades
Los componentes de una mezcla conservan sus propiedades, así que se separan aprovechando diferencias de propiedades físicas. Los métodos son cambios físicos.
| Método | Propiedad que aprovecha | Ejemplo |
|---|---|---|
| Decantación | densidad (líquidos no miscibles) | aceite y agua |
| Filtración | tamaño de partícula, solubilidad | arena y agua |
| Imantación | magnetismo | limaduras de hierro y arena |
| Evaporación | diferencia de punto de ebullición | sal disuelta en agua |
| Destilación | punto de ebullición | agua y alcohol |
| Tamizado | tamaño de partícula | harina y piedras |
Ana Lucía mezcla arena, sal de cocina y limaduras de hierro en un recipiente. Propón un procedimiento paso a paso para separar los tres componentes y recuperar la sal…
Ana Lucía mezcla arena, sal de cocina y limaduras de hierro en un recipiente. Propón un procedimiento paso a paso para separar los tres componentes y recuperar la sal sólida. Para cada paso, indica qué propiedad de la materia aprovechas y si el procedimiento implica un cambio físico o químico.
Resumen
Vuelve al principio: la leña de la Quema del Diablo se transforma en ceniza y gases (cambio químico), mientras que la paleta derretida solo cambia de estado (cambio físico).