LA MATERIA POSEE

SISTEMAS MATERIALES

PROPIEDADES pueden ser

GENERALES

MASA VOLUMEN TEMPERATURA EXTENSIÓN GRAVITACIÓN IMPENETRABILIDAD DIVISIBILIDAD INERCIA...

PARTICULARES

ELASTICIDAD RESISTENCIA DUREZA TENACIDAD DUCTILIDAD MALEABILIDAD EXFOLIACIÓN FLEXIBILIDAD TRANSPARENCIA COLOR BRILLO ...

SE TRANSFORMA

FORMA

CAMBIOS

pueden ser

ESPECIFÍCAS

DENSIDAD PESO ESPECÍFÍCO PUNTO FUSIÓN CALOR ESPECÍFICO ....

HOMOGÉNEOS

SUSTANCIAS PURAS

DISOLUCIONES

clases

SIMPLES

METALES NO METALES

pueden ser

HETEROGÉNEOS

MEZCLAS

se separan por

COMPUESTAS

ORGÁNICAS INORGÁNICAS

DECANTACIÓN DESTILACIÓN IMANTACIÓN FILTRACIÓN CROMATOGRAFÍA...

FÍSICOS

QUÍMICOS

TEMA: LA MATERIA.- PROPIEDADES.- SISTEMAS MATERIALES

ESTRUCTURA DE LOS SERES INORGÁNICOS Átomo

Molécula

Cuerpos

Materia

MATERIA - Es todo aquello que puede ser pesado y medido, es decir que tiene masa y volumen. - A las distintas clases de materia las llamamos sustancias. CUERPOS - Porciones de materia. PROPIEDADES DE LA MATERIA - Sirven para cualquier clase de sustancias.  MASA: - cantidad de materia que tiene un cuerpo - se mide con la balanza - se expresa en las unidades siguientes: S.I. C.G.S. KILOGRAMO GRAMO - no se debe confundir con el peso: fuerza con que la Tierra atrae a la masa - el peso se mide con el dinamómetro y expresa en las unidades siguientes: S.I. C.G.S. NEWTON DINA  VOLUMEN: - espacio que ocupan los cuerpos - se puede medir con diversos instrumentos: pipeta, probeta, bureta, ... - se expresa en las unidades siguientes: S.I. C.G.S. METRO CÚBICO CENTÍMETRO CÚBICO 

GENERALES

TEMPERATURA: - cantidad de calor que puede ganar o ceder un cuerpo - es el grado de calor de los cuerpos - se mide con el termómetro - se puede expresar en las siguientes escalas termométricas: CELSIUS

FAHRENHEIT 212 º F

1OOº C Oº C

32 º F

- 459,4 º F

- 273º C EQUIVALENCIAS:     

ºC 5



º F  32 9

KELVIN 373 K 273 K

OK

EBULLICIÓN DEL AGUA FUSIÓN DEL HIELO

CERO ABSOLUTO K  º C  273

EXTENSIÓN: Propiedad de ocupar un lugar en el espacio IMPENETRABILIDAD: El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado, a la vez, por otro cuerpo. INERCIA: Tendencia de los cuerpos a continuar en estado de reposo o movimiento mientras no se les aplique una fuerza que los modifique. GRAVITACIÓN: Todos los cuerpos se atraen unos a otros. La fuerza con que se atraen se determina por la ley de Newton. DIVISIBILIDAD: Los cuerpos se pueden dividir en otros más pequeños.

- Sirven para algunas clases de sustancias.  ELASTICIDAD: Propiedad de algunas sustancias de recobrar la forma primitiva al cesar la fuerza que los deformaba. Según la elasticidad los cuerpos pueden ser rígidos o elásticos.  RESISTENCIA: Propiedad de algunas sustancias para soportar grandes fuerzas.  DUREZA: Oposición de una sustancia a ser rayada.  TENACIDAD: Oposición de una sustancia a romperse cuando es golpeada. Lo opuesto es fragilidad. PARTICULARES  DUCTILIDAD: Propiedad de algunas sustancias para convertirse en hilos.  MALEABILIDAD: Propiedad de algunas sustancias metálicas para convertirse en láminas empleando diversos métodos ( prensado, laminación, …)  FLEXIBILIDAD: Propiedad de algunas sustancias de doblarse fácilmente sin romperse  EXFOLIACIÓN: Propiedad de algunas sustancias de dividirse en láminas cuando se rompen  TRANSPARENCIA: Propiedad de algunas sustancias de dejar pasar la luz y observar los objetos que hay detrás de ellos  COLOR, BRILLO, … - Sirven para una sola sustancia - - Entre otras destacan: Densidad, peso específico, punto de fusión, calor específico, … - Densidad: relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa ESPECÍFICAS SI CGS

D

M kg  V m3

D

M gr  V cm3

TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA La materia puede experimentar dos tipos de cambios o transformaciones: * CAMBIOS FÍSICOS: Son las alteraciones que experimenta un cuerpo en su forma o estado pero sin alterar su naturaleza. Se les llama también fenómenos físicos. Ej.: Cambios de estado * CAMBIOS QUÍMICOS: Son las transformaciones que se producen en la naturaleza de las sustancias, originándose otras nueva. Se le llama también fenómenos químicos. Ej.: Las reacciones químicas.

CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS

- METAL: Hierro

SIMPLE O ELEMENTO QUÍMICO (Formada por una sola clase de átomos)

- NO METAL: Oxígeno

SUSTANCIA PURA (Una sustancia) COMPUESTA O COMPUESTO (Formada por varias clase de átomos)

- INORGÁNICAS: Agua - ORGÁNICAS: Glucosa

SUSTANCIAS

MEZCLA (Varias sustancias)

HOMOGÉNEAS O DISOLUCIONES (No se aprecian sus componentes) HETEROGÉNEAS (Se aprecian sus componentes)

SISTEMAS MATERIALES Un sistema material es un conjunto de materia. CLASES DE SISTEMAS MATERIALES: * SISTEMAS HOMOGÉNEOS: Poseen las mismas propiedades específicas en todos sus puntos. A) SUSTANCIAS PURAS cuya composición química es fija e invariable y poseen propiedades características. Pueden ser: - SUSTANCIAS SIMPLES O ELEMENTOS QUÍMICOS, formados por una sola clase de átomos. - METALES (Ej.: Hierro) Clases - NO METALES (Ej.: Hidrógeno) - SUSTANCIAS COMPUESTAS O COMPUESTOS, formados por átomos distintos. Clases - ORGÁNICAS (Ej.: Glucosa) - INORGÁNICAS (Ej.: Agua) B) DISOLUCIONES su composición química no es fija e invariable. Las disoluciones están formadas por dos o más sustancias puras que no se observan de forma diferenciada. Se las llama también mezclas homogéneas Características de las disoluciones: * intervienen dos o más sustancias: disolvente (sustancia que disuelve) y soluto (sustancia disuelta) Ej.: Agua (disolvente) + Sal (soluto) * una de ellas (disolvente) deber ser un fluido (líquido o gas) * el soluto y el disolvente se encuentran en determinadas proporciones, llega un momento en que si se añade más soluto no se disuelve. - Diluida (poco soluto) Según la cantidad de soluto - Concentrada (bastante soluto) - Saturada (no admite más soluto) Clases

- sólido en líquido (sal + agua) - sólido en gas (alcanfor + aire) (ambientadores) Según los componentes - líquido en líquido (leche + agua) - gas en líquido (gaseosa) - gas en gas (aire)

Concentración de una disolución: Es la cantidad de soluto disuelta en una cantidad determinada de disolvente. Formas de expresar la concentración de una disolución: a) concentración de una disolución en gramos por litro (g/l) Son los gramos de soluto contenidos en un litro de disolución gramos de soluto concentración (g/l)  litros de disolución Ej.: Se disuelven 3,5 g de sal en 500 ml de agua, ¿cuál es su concentración en g/l? 3,5 g 3,5 g concentración en gramos litro :   7g / l 500 ml 0,5 l b) concentración en tanto por ciento en masa (o en peso) en soluto (%) Son los gramos de soluto que hay en 100 gramos de disolución gramos de soluto % masa de soluto  · 100 gramos de disolución Ej.: Se disuelven 3,5 g de sal en 500 ml de agua, ¿cuál es su concentración en % en masa? Para expresar la concentración en % en masa hay que calcular, en primer lugar, la masa correspondiente a los 500 ml de agua, para lo que hay que utilizar la fórmula de la densidad: Como la densidad del agua es 1 g/cm 3 y 1 cm3 = 1 ml entonces: m = d · v  m = 1 g/cm3 · 500 cm3 = 500 g La masa de la disolución es 500 g de disolvente + 3,5 g de soluto = 503,5 g, por tanto: 3, 5 g (soluto) % masa  · 100  0,69 % 503, 5 g (disolució n)

Solubilidad: Es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente a una temperatura y presión determinadas. gramo de soluto La solubilida d se expresa en : 100 gramos de disolvente La solubilidad también se puede expresar en gramos de soluto por 100 ml de disolvente Ej.: ¿Qué significa que la solubilidad del nitrato de potasio es de 32 gr a 20 oC? Significa que a esa temperatura en 100 gr de agua (o en 100 ml de agua) se pueden disolver hasta 32 gr. de nitrato de potasio Factores que favorecen la solubilidad: * La naturaleza del disolvente: por ejemplo el yodo apenas se disuelve en agua pero se disuelve perfectamente en tetracloruro de carbono. * La naturaleza del soluto: por ejemplo el carbonato de calcio es prácticamente insoluble en agua y la sal es muy soluble * La solubilidad depende de la temperatura: por regla general los solutos sólidos son más solubles en caliente que en frío, en los gases ocurre al revés. * La solubilidad se favorece al disminuir el tamaño de las partículas del soluto * La solubilidad se favorece con la agitación Tabla de solubilidad de algunos compuestos (g de soluto/100 g de agua) (20º C y 1 atm de presión)

Curvas de solubilidad de diversas sustancias

4* HETEROGÉNEOS: Sistemas materiales que no poseen las mismas propiedades específicas en todos sus puntos. Están formadas por dos o más sustancias puras que se observan de forma diferenciada. A estos sistemas se les llama mezclas heterogéneas o simplemente mezclas.

DIFERENCIAS ENTRE MEZCLAS Y DISOLUCIONES MEZCLAS * Sistema heterogéneo (se observan los componentes). * No poseen las mismas propiedades en todos sus puntos * Su componentes se encuentran en cualquier proporción. * Sus componentes pueden encontrarse en cualquier estado

DISOLUCIONES * Sistema homogéneo ( no se observan los componentes) * Poseen las mismas propiedades en todos sus puntos * Sus componentes se encuentran en proporciones determinadas * Uno de los componentes debe ser un fluido (líquido o gas).

Otros tipos de sistemas heterogéneos son:: - las emulsiones : constituidas por la dispersión, en forma de pequeñas gotitas, de dos sustancias no miscibles Ej.: aceite + agua - las suspensiones: formadas por pequeñas partículas sólidas que flotan en un fluido. En reposo dichas partículas se depositan el en fondo. Ej.: yeso en polvo + agua - los coloides: sus partículas sólidas son de menor tamaño que las suspensiones. También flotan en el fluido pero no se sedimentan en el fondo. Ej.: pegamentos, colas PROCEDIMIENTOS PARA LA SEPARACIÓN DE LAS SUSTANCIAS * POR ATRACCIÓN MAGNÉTICA (IMANTACIÓN): - Cuando uno de los componentes es atraído por un imán (hierro o acero). Ej.: arena + limaduras de hierro. * POR EVAPORACIÓN: - Para separar un sólido disuelto en un líquido que con el calor se evapora quedando el residuo sólido en el fondo. Ej.: caliza + agua * POR DECANTACION: - Para separar mezclas sustancias de distinta densidad y no solubles. Ej.: serrín + agua * POR FILTRACIÓN: - Para separar sustancias cuyas partículas son de distinto tamaño. Ej.: lodo + agua * POR DESTILACIÓN : - Para separar componentes con distinto punto de ebullición. Se efectúa en el alambique. Ej.: agua + alcohol * POR CROMATOGRAFÍA: - Basado en la diferencia de solubilidad que presentan las diversas sustancias para un determinado disolvente, así como la retención de un absorbente. Ej.: componentes de la clorofila * POR DIFERENCIA DE SOLUBILIDAD: Cuando uno de los componentes se disuelve en un determinado disolvente y el otro no. Ej.: Pintura en la ropa

ACTIVIDADES TEMA: LA MATERIA (PROPIEDADES - SISTEMAS MATERIALES)

1.- Diferencias entre: a) sistemas homogéneos y heterogéneos b) sustancia pura y mezcla c) elemento y compuesto d) mezcla y disolución 2.- ¿Es lo mismo mezcla que cuerpo compuesto? Razona la respuesta 3.- La materia posee propiedades generales y particulares ¿Qué diferencias hay entre ellas? 4.- ¿Qué entiendes por propiedades específicas? 5.- Clasifica las siguientes propiedades: punto de fusión, inercia, masa, elasticidad, gravitación, peso, densidad, elasticidad, impenetrabilidad GENERALES:___________________________________________________________________ PARTICULARES:_________________________________________________________________ ESPECÍFICAS:__________________________________________________________________ 6.- La evaporación es un cambio físico o químico ¿por qué? 7.- Subraya las definiciones que creas correctas * materia es todo lo que tiene masa y volumen * materia es toda sustancia que forma los cuerpos * materia es todo lo que puede ser pesado y medido * materia es todo lo que caracteriza a un ser vivo o inerte 8.- ¿A qué clase de sistemas materiales pertenecen los siguientes ejemplos? * granito: * agua destilada: * terrón de azúcar: * madera: * arcilla en agua: * un trozo de bronce: 9.- Escribe verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes expresiones relativas a las mezclas: * son sistemas materiales homogéneos ( ) * sus componentes se separan con facilidad por medios físicos ( ) * formadas por varias sustancias puras ( ) * son sistemas materiales heterogéneos ( ) * sus componentes son todos iguales * sus componentes no se separan con facilidad. 10.- Define: - soluto - disolvente - disolución 11.- Clases de disoluciones según la cantidad de soluto: 12.- ¿Qué método emplearías para separar las siguientes sustancias? sal + arena: serrín + arena: bolas de hierro y de plomo: gasolina + alcohol: barro + agua: componentes de la tinta: 13.- De las siguientes sustancia indica cuáles son puras, cuáles disoluciones y cuáles mezclas: sal: vino: agua: oxígeno: aire: plata: latón: vinagre: leche: bronce: tinta: agua marina: azúcar: mercurio: mármol: café con leche: 14.- ¿Qué procedimientos emplearías para separar una mezcla formada por limaduras de hierro, arena y serrín? Indica el orden en que efectuarías el proceso 15.-¿Qué diferencias hay entre una disolución, una emulsión, un coloide y una suspensión? 16.- Un estanque contiene agua fangosa y hierbas. Explica lo que harías para: a) obtener agua clara sin fango ni hierbas b) saber si hay aire disuelto en esta agua c) saber si hay sólidos disueltos en ella d) obtener agua pura 17.- ¿El agua del grifo es una disolución o una sustancia pura? ¿Cómo lo averiguarías? 18.- Tengo un recipiente que contiene agua que congela a - 2´5°C ¿es pura el agua? ¿por qué? 19.- ¿Son iguales las propiedades físicas de un compuesto que las de sus componentes? 20.- Haz un esquema indicando el proceso para separar las siguientes sustancias: a) arena- sal - hierro b) polvo de yeso - sal

c) aceite- agua - sal 21.- El sulfuro de carbono es un disolvente muy volátil que disuelve al azufre y no a la sal. ¿Cómo separarías una mezcla de sal-azufre? 22.- Señala lo más correcto: a) en las mezclas, la composición es constante b) las disoluciones no son sustancias puras sino mezclas c) las mezclas son disoluciones 23.- Clasifica los sistemas materiales siguientes en suspensiones, coloides, emulsiones y disoluciones a) agua turbia b) humo de una chimenea c) agua azucarada d) aire de alta montaña e) el vino f) aire del desierto un día de viento 24.- Sabemos que las sustancias puras poseen propiedades específicas que las distinguen de las demás. De la siguiente relación indica cuáles son puras: azufre, leche, vino, agua, gasolina, detergente, sal, hierro, lápiz, plomo, azúcar. 25.- Completa el siguiente esquema teniendo en cuenta que los círculos corresponden a procedimientos de separación de las sustancias y los rectángulos a sustancias. (Copia el esquema en tu cuaderno) hierro Sal + hierro+azufre Azufre + sal Agua + sal

26.- Copia este cuadro en tu cuaderno y complétalo DISOLUCIÓN AGUA + SAL VINO + GASEOSA ALCOHOL + AGUA LECHE + AZUCAR UNA TAZA DE CAFÉ GASEOSA

SOLUTO

DISOLVENTE

+ +

26 B.- Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Las mezclas homogéneas se pueden separar en sus componentes por destilación y evaporación b) El agua destilada no es una sustancia pura, porque está formada por oxígeno e hidrógeno c) En una mezcla homogénea, sus componentes se pueden distinguir con un microscopio d) Los sustancias que forman una mezcla conservan sus propiedades. e) Todas las sustancias puras son compuestas f) Una disolución es lo mismo que una sustancia pura porque toda la materia presenta el mismo aspecto g) El punto de ebullición de una sustancia pura es siempre el mismo h) La temperatura de fusión del agua marina es 0º C i) Una sustancia pura no se puede descomponer en otras más simples j) Todos los compuestos son sustancias puras k) Una sustancia pura que no se puede descomponer en otras más simples es un elemento químico 26 C.- ¿En qué se diferencia una disolución de un compuesto? 26 D.- Una sustancia A posee puntos de fusión y ebullición definidos y se puede descomponer en dos sustancias B y C ¿Es A una sustancia pura? A. B y C ¿son elementos o compuestos?

27.- Una pequeña barra de hierro tiene una masa de 390 g y un volumen de 50 cm 3 ¿Cuál es la masa de 1 cm 3 de esta barra? ¿Cuál es la densidad del hierro? 28.- Una pulsera de oro macizo tiene una masa de 96,5 g. y un volumen de 5 cm 3 ¿cuál es la densidad del oro 29.- 400 cm3 de un líquido tienen una masa de 360 g. ¿cuál es la densidad de este líquido? 30.- Expresa la densidad de 1,18 g/cm3 en kg/m3 31.- La densidad el alcohol es 790 kg/m 3. Expresa esta densidad en g/cm 3 32.- ¿Cuál de estas dos densidades es mayor: 240 kg/m 3 o 1,5 g/cm3 ?

33.- ¿Cuál es la masa de un bloque de mármol de 3 m 3 de volumen, sabiendo que la densidad del mármol es de 2.700 kg/m3? 34.- Calcula la masa de 50 dm 3 de alcohol 35.- Una piscina contiene 120 m3 de agua. ¿Cuántos litros de agua hay en la piscina? ¿Cuál es la masa del agua de la piscina? 36.- ¿Cuál es el volumen de 80 g de alcohol? 37.- Una llave maciza cuya masa es 52 g está hecha de latón, que es una aleación de cobre y zinc, que tiene una densidad de k8 g/cm3. Calcula el volumen de esta llave 38.- Un objeto macizo tiene una masa de 800 g y una densidad de 5 g/cm 3 . Otro objeto, también macizo, de 640 g de masa tiene una densidad de 4 kg/cm 3 ¿Cuál de los dos objetos tiene mayor volumen? ¿Puede tratarse de dos objetos de la misma sustancia? 39.- Una bola de hierro tiene un volumen de 250 cm 3 y una masa de 1,2 kg. ¿Es hueca o maciza? 40.- ¿Es cierta la afirmación que una bola de plomo de 50 cm 3 y 565 g de masa es hueca? 41.- Completa la tabla siguiente: m3 dm3 cm3 ml l t kg g cg mg 54,35 2,5 48 358,5 0,035 0,56 5.890 28 4,5 42.- Completa V (cm3) m (g) d (g/cm3)

50

32 14

2,11

4,15 0,54

43.- Fijándote en la tabla de densidades, contesta verdadero o falso: V F a) el hierro tiene más masa que la paja b) 2 litros de aceite tienen 2 kg de masa c) 1 litro de agua tiene 1 kg de masa d) 40 cm 3 de mercurio ocupan menos volumen que 40 cm3 de aceite e) una limadura de hierro es menos densa que una barra de hierro

f) 1 litro de alcohol tiene una masa de 1 kg g) el plomo es más pesado que el aluminio h) 20 g de agua es la masa de 20 cm3 de agua i) la densidad de una gota de agua es la misma que la densidad del agua contenida en un vaso j) 20 cm3 de agua tienen más masa que 10 cm3 de mercurio

V

F

44.- ¿Puede influir la temperatura en la densidad de un cuerpo? Razona la respuesta. Indica alguna aplicación 45.- Copia y completa en tu cuaderno la tabla que aparece a continuación, sabiendo que se refiere a la misma sustancia V (cm3) 150 40 m (g)

120

100

70

46.- Disponemos de 50 cm 3 de un líquido desconocido y transparente. Medimos su masa y resulta ser de 39,5 g. ¿De qué sustancia se trata? 47.- En una botella hay 750 cm3 de un líquido desconocido. La botella vacía tiene una masa de 250 g y llena alcanza 843 g. ¿De qué líquido se trata? 48.- Explica en qué casos cambiará la masa de una botella cerrada con agua en su interior: a) si la metes en el congelador b) si calientas la botella al sol c) si la llevas en una nave al espacio d) si bebes de ella

49.- Resuelve:

a)

b)

50.a)

b)

d) La gráfica adjunta corresponde a dos sustancias distintas. Indica la densidad de cada una. m g) c)

A 150 B 100

50

100 e)

200

300

400

V (cm 3)

Determina cuántas sustancias distintas hay en la tabla adjunta ¿Cómo lo has averiguado? Sustancia masa (g) Volumen (cm3)

A 10 8

B 15 6

C 22,5 9

D 13 18

51

53.- Para determinar la densidad de un cierto líquido pesamos una probeta vacía en la balanza y obtenemos 98 g., después añadimos 40 ml del líquido y la nueva pesada es de 132 g. Con estos datos indica la densidad de dicha sustancia

a)

54.- De las siguientes sustancias indica cuáles son sistemas heterogéneos, disoluciones y sustancias puras: aire, niebla, humo, hojalata, vino, barra de aluminio, zumo de fruta, tinta, arena y granito b) 55.- En una excavación arqueológica se ha encontrado un objeto que no se sabe muy bien de qué material está hecho, pero que en todo caso es metálico. Sin producir ningún daño al objeto ¿qué se te ocurriría hacer para saber de qué material está constituido?

c)

56.- Determinar la concentración en g/l de una disolución de 20 g de azúcar en 250 ml de agua 57.- Una disolución se forma añadiendo agua a 800 g de nitrato de sodio hasta formar 900 ml de disolución a 25 oC. Si la solubilidad del nitrato de sodio a esa temperatura es 92,1 g por 100 ml de agua ¿es diluida o concentrada dicha disolución? 57.- Se desean formar 500 ml de una disolución de sal común en agua que contenga 25 g de sal. Expresa su concentración en g/l

d)

58.- Calcula la concentración de una disolución que contiene 40 g de soluto en 80 cm 3 de disolución 59.- En una disolución de azúcar y agua de concentración 160 g/l determina: a) los gramos de azúcar que hay en medio litro de dicha disolución b) el volumen de disolución que contiene 100 g de azúcar 60.- Una botella de agua mineral lleva en su composición 2,5 mg/l de calcio. Calcula: a) la concentración de calcio en g/l b) los gramos de calcio que hay en 200 ml de agua 52.- En el cuadro siguiente marca con una X lo que corresponda a cada sustancia: SUSTANCIA arena y sal vinagre arena y aceite oro azúcar aire

ELEMENTO COMPUESTO DISOLUCIÓN MEZCLA

61.- La solubilidad del nitrato de potasio a 20 º C es de 30 g en 100 cm3 de agua. a) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio se pueden disolver como máximo en 100 cm 3 de agua a 20º C? b) ¿Cuántos gramos de dicha sustancia se podrían añadir para formar una disolución diluida? c) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio hay que echar en un litro de agua para preparar una disolución saturada?