L  a  G r a n  E n c i c l o p e d i a   I l u s t r a d a  d e l   P r o y e c t o  S a l ó n  H o g a r

 

La materia. Propiedades características

Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Estas características de la materia ya fueron estudiadas desde antiguo:

El compañero que se sienta junto a ti está constituido por materia, lo mismo que la silla en la que se sienta, la mesa que usa para escribir y las hojas de papel que emplea para tomar apuntes. Reciben el nombre de cuerpos a una porción de materia, delimitada por unas fronteras definidas, como un folio, el lápiz o la goma de borrar; varios cuerpos constituyen un sistema material.

Aunque todos los cuerpos están formados por materia, la materia que los forma no es igual, ya que hay distintas clases de materia: la materia que forma el papel es distinta de la que forma el agua que bebemos o de la que constituye el vaso que contiene el agua. La materia que forma el asiento de la silla es distinta de la que forma sus patas o de la que forma el suelo en el que se apoya. Cada una de las distintas formas de materia que constituyen los cuerpos recibe el nombre de sustancia. El agua, el vidrio, la madera, la pintura ... son distintos tipos de sustancias.

Cuando miramos a nuestro alrededor, podemos distinguir las distintas clases de materia que forman los cuerpos que nos rodean. Así distinguimos la madera, el plástico y la pintura de la silla que usamos para sentarnos, el vidrio y el aluminio de la ventana, etc. Sabemos que todas esas sustancias son materia y que cada una de ellas es distinta a las demás. Si todas son materia, han de tener algo en común, alguna propiedad que nos permite afirmar que todas ellas son materia. Por otro lado, como podemos distinguir una sustancia de otra, también debe haber algo que nos permite diferenciarlas. Ese algo que nos permite identificar y distinguir las cosas recibe el nombre de propiedad. Propiedad es una característica o atributo de un objeto o una sustancia que nos permite clasificarla como igual o distinta a otra.

 

Hierón II, rey de Siracusa en el siglo III a.C. y pariente de Arquímedes, tenía suficiente confianza en él para plantearle problemas aparentemente imposibles. Cierto orfebre le había fabricado una corona de oro. El rey no estaba muy seguro de que el artesano hubiese obrado rectamente; podría haberse guardado parte del oro que le habían entregado y haberlo sustituido por plata o cobre. Así que Hierón encargó a Arquímedes averiguar si la corona era de oro puro [...] .

 


Arquímedes no sabía qué hacer. El cobre y la plata eran más ligeros que el oro. Si el orfebre hubiese añadido cualquiera de estos metales a la corona, ocuparían un espacio mayor que el de un peso equivalente de oro. Conociendo el espacio ocupado por la corona (es decir, su volumen) podría contestar a Hierón, lo que no sabía era cómo averiguar el volumen de la corona.


Arquímedes siguió dando vueltas al problema en los baños públicos.[...] De pronto se puso en pie como impulsado por un resorte: se había dado cuenta de que su cuerpo desplazaba agua fuera de la bañera. El volumen de agua desplazado tenía que ser igual al volumen de su cuerpo. Para averiguar el volumen de cualquier cosa bastaba con medir el volumen de agua que desplazaba. [...]


Arquímedes corrió a casa, gritando una y otra vez: "¡Lo encontré, lo encontré!". Llenó de agua un recipiente, metió la corona y midió el volumen de agua desplazada. Luego hizo lo propio con un peso igual de oro puro; el volumen desplazado era menor. El oro de la corona había sido mezclado con un metal más ligero, lo cual le daba un volumen mayor. El rey ordenó ejecutar al orfebre. (En "Momentos estelares de la ciencia" de Isaac Asimov)

 

Ejemplo Interactivo

Coloca la corona y el trozo de oro cada uno en un platillo de la balanza.

1. Coloca la corona y el trozo de oro cada uno en un platillo de la balanza. Cuando ésta se equilibra nos indica que:

  1.  Ambos cuerpos tienen el mismo volumen
  2.  Ambos cuerpos están hechos del mismo material
  3.  Ambos tienen la misma cantidad de oro
  4.  Ambos cuerpos tienen la misma masa

2. Añade un cuerpo a uno de los recipientes con agua y observa lo que ocurre. La subida del nivel del líquido se puede explicar porque:

  1.  El agua sube debido al peso del cuerpo introducido
  2.  El volumen del cuerpo introducido desplaza un volumen equivalente de agua
  3.  La masa del cuerpo introducido desplaza una masa equivalente de agua
  4.  La subida del nivel del líquido depende de la composición del cuerpo introducido

3. Tras comprobar que el la corona y el trozo de oro (2005 g.) equilibran la balanza, añádelos cada uno a un recipiente de agua y observa la subida de los niveles del líquido. ¿Qué se puede deducir?

    Que tienen distinto .
     

4. De los resultados anteriores podemos deducir que:

  1.  La corona es de oro
  2.  La corona puede ser de oro puro pues tiene la misma masa que el contrapeso de oro
  3.  La corona no puede ser de oro puro pues no tiene igual volumen que el contrapeso de oro
  4.  La corona no puede ser de oro puro pues no tiene igual masa que el contrapeso de oro

5. Si el trozo de oro no está sobre su estante, arrástralo hasta él y mueve el deslizador hacia la derecha (aumenta el tamaño del trozo hasta los 2500 g.) y añádelo a un recipiente de agua y la corona al otro. Señala las afirmaciones correctas:

  1.  Ambos cuerpos tienen distinta masa
  2.  Ambos cuerpos desplazan el mismo volumen de agua
  3.  Ambos cuerpos tienen distinto volumen
  4.  Ambos cuerpos pesan lo mismo
  5.  Ambos cuerpos tienen el mismo volumen

 

Este tema trata de las propiedades llamadas características, porque son específicas para cada sustancia pura; por ello puede identificarse una sustancia desconocida, ya que pueden reconocerse sus propiedades y luego compararlas con las que en literatura química se describen como características de las sustancias conocidas.
 
Densidad: ésta es una propiedad característica de las sustancias y depende de la masa y del volumen correspondiente a una determinada cantidad de materia; mientras mayor sea la cantidad de materia contenida en una unidad de volumen, mayor será la densidad de esa sustancia y viceversa. La relación masa/volumen es un valor constante para cada sustancia, a presión y temperatura constantes. Densidad de algunas sustancias
La densidad se define como la masa contenida en una unidad de volumen.


 

¿Cómo podemos determinar la densidad?

Para determinar la densidad de una sustancia se pueden tomar varias muestras de ésta y luego medir en cada muestra tanto la masa como el volumen correspondiente, para así calcular la relación masa/volumen o densidad. Los valores pueden resultar con mínima diferencia, porque pueden cometerse errores al realizar las medidas, pero los valores deben ser muy próximos entre sí.

Pero también podemos analizar y determinar la densidad mediante una gráfica de masa en función del volumen en la cual, al unir los puntos correspondientes, resulta una línea recta cuya pendiente es la densidad.
D = 8,1g/3cc
D = 24,3g/9cc
D = 48 ,6g/18cc



 
Ejemplo: Calcular la densidad de una muestra de oro de 120 g. que ocupa un volumen de 3 cm 3. D = m / v ; D = 120 g / 3 cm 3 = 40 g/cm 3

Punto de ebullición:

Cuando calentamos un líquido, la temperatura va aumentando y se produce un burbujeo. En este punto la temperatura permanece constante, y normalmente decimos que el líquido está hirviendo o bullendo y pasa a la forma de gas; es decir, se evapora.

¿Cómo se determina el punto de ebullición?
Se determina usando la técnica de evaporación o destilación; también se puede realizar un estudio de calentamiento de una sustancia como el agua a partir de su estado sólido hasta llegar a su ebullición.

Punto de fusión

Ocurre cuando se calienta un sólido y su temperatura aumenta hasta que comienza a fundirse y pasa a la forma de líquido; aquí la temperatura permanece constante hasta que el sólido se funde completamente.

¿Cómo se determina el punto de fusión?
Para poder determinar el punto de fusión debe montarse un equipo que permita transferir calor al sólido y tomar la temperatura durante el proceso y al fundirse totalmente el sólido; en este momento la temperatura observada es el punto de fusión.  Puntos de fusión y ebullición de algunas sustancias

 
Solubilidad: Para entender bien el concepto de solubilidad tenemos que saber : qué es soluto y qué es solvente.
Todo depende de la naturaleza del soluto, del solvente, y de la temperatura; podemos mencionar una regla muy popular en química que dice: �lo semejante disuelve a lo semejante�, de esta manera podemos decir que el esmalte de uñas se disuelve en acetona pero no en agua, debido a que el esmalte de uñas es compatible con la acetona mas no con el agua. Una sustancia puede ser muy soluble en un solvente e insoluble en otro.

¿Cómo se determina la solubilidad?
Se determina añadiendo el soluto a 100 cm 3 de solvente hasta que ocurra la saturación del solvente, todo ello a una temperatura fija; después calculamos por pesada la cantidad de soluto disuelta y expresamos la solubilidad como g de soluto/100cm 3 de solvente.
 
 
Peso es la fuerza de atracción que ejerce la gravedad de la tierra sobre la masa de los cuerpos.

 
El peso se expresa en Newton. Dada esta definición de peso concluimos que el peso y la masa no son iguales; la masa puede permanecer constantemente pero el peso varía de acuerdo con la gravedad de los cuerpos.
¿Cómo se mide la masa?
La masa se mide con un instrumento llamado balanza; el procedimiento para medir la masa en una balanza debe tomar en cuenta el estado físico del material.
¿Cómo se mide el volumen?
El volumen se mide en cualquier instrumento volumétrico; puede ser el cilindro graduado, la pipeta, la bureta u otro similar; en todo caso la lectura correcta del volumen en el instrumento debe tomar en cuenta la posición del menisco.
 

tomado de:
ARDILA, C., BRACHO, E., NÚÑEZ, A. y SALAZAR, A. (1.974). Química General . Madrid. Ediciones Vega s.r.l.
Codesis. (2.001). Química (CD-ROM). (Computer software).
FERNÁNDEZ, M. y LOPEZ, D. (1.993). Química 9ª grado . Caracas . Editorial Triángulo.
GUARDIA, M.
THE NATIONAL SCIENCE FOUNDATION. Chemical Education Material Study. (1.966). Versión española del Prof. Dr. Rafael USN. Universidad de Oviedo. Química: Una ciencia experimental . Barcelona, España. Editorial Reverté, S.A.
VASQUEZ, J.M.
 

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