UNIDAD 4

LA MATERIA Y SUS ESTADOS

- Estados de agregación

- Propiedades de la materia

- Elementos y compuestos

- Mezclas

- Tabla Periódica

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PROPIEDADES DE LA

MATERIA

La materia, en cualesquiera de sus estados, tiene una serie de propiedades

características como son la densidad, la dureza, el punto de fusión, la temperatura, el

volumen específico (volumen ocupado por la unidad de masa), el punto de

ebullición... que no dependen de la cantidad de materia considerada.

Por otra parte, hay otras propiedades como el volumen o la masa que sí dependen de

la cantidad que se tome.

A las primeras propiedades se las llama intensivas y a las segundas extensivas.

La densidad y la temperatura son propiedades intensivas de la materia. Una escala

termométrica muy usada es la escala Kelvin. En ella, se toma como origen el cero

absoluto y cada grado equivale a un grado centígrado. Lord Kelvin da nombre a esta

escala termométrica

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CAMBIOS

Cambio físico – la composición química de una sustancia permanece

constante.

Fundir hielo

Cambio químico – la composición química de una sustancia cambia.

Oxidación del hierro

Reacción química – a la sustancia le ocurre un cambio químico y forma

una nueva sustancia.

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ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

Todos los cuerpos están formados por materia, cualquiera que sea su

forma, tamaño o estado.

La materia se nos presenta en tres estados fundamentales de agregación:

• Sólido: azúcar, sal, hielo...

• Líquido: alcohol, agua, aceite...

• Gas: oxígeno, nitrógeno...

Los tres estados de la materia son: sólido, líquido y gaseoso.

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EL ESTADO SÓLIDO

En el estado sólido las partículas se encuentran unidas por grandes

fuerzas que las mantienen unidas a distancias relativamente pequeñas.

El movimiento de las partículas se limita a ser de vibración, sin que se

puedan desplazar.

Conforme aumenta la temperatura, la amplitud de la vibración de las

partículas se hace mayor por lo que el sólido se dilata.

La teoría cinética explica el comportamiento de la materia.

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EL ESTADO LÍQUIDO

En este estado las fuerzas entre las partículas son más débiles que en el sólido lo que

implica que éstas tengan libertad de movimiento, así las partículas están dotadas de

movimientos de vibración, rotación y traslación. No obstante, las partículas aún se

mantienen cercanas unas a otras. Por eso los líquidos adoptan la forma del recipiente

que los contiene pero ocupan un volumen fijo.

Otra propiedad de los líquidos, que comparten con los gases, es que pueden fluir.

Los líquidos son muy poco compresibles.

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EL ESTADO GASEOSO

En el estado gaseoso las fuerzas entre las partículas son prácticamente nulas y éstas

se pueden mover libremente y la distancia entre ellas es mucho mayor que en los

estados sólido y liquido.

Por ello, las partículas de los gases ocupan todo el volumen disponible del recipiente.

Los gases son fácilmente compresibles y toman la forma del recipiente que los

contiene.

Los gases se pueden comprimir y expandir muy fácilmente.

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LOS FILÓSOFOS GRIEGOS SE PREGUNTABAN:

¿Es posible dividir la materia en pedazos cada vez más pequeños, o hay un punto en el que no se puede dividir más?

Platón y Aristóteles

“La materia es infinitamente divisible”

“La materia se compone de pequeñas partículas indivisibles “

A esas partículas las llamó ATOMOS

FALSOCierto:

Dalton 2000 años después

Demócrito

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TEORÍA CINÉTICO

MOLECULARLa materia está compuesta por partículas muy

pequeñas en continuo movimiento, entre ellashay espacio vacío.

La energía cinética de las partículas aumenta alaumentar la temperatura.

Las partículas se mueven en todas lasdirecciones. En el caso de un gas chocancontinuamente entre ellas y con las paredes delrecipiente que lo contiene. La cantidad dechoques que por unidad de tiempo se producensobre las paredes del recipiente está relacionadocon la presión (a mayor número de choques, máspresión se ejerce sobre las paredes delrecipiente).9

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Las primeras teorías atomistas

Los atomistas pensaban que todo estaba formado por átomos. Los continuistas no creían

en los átomos y establecían que la materia estaba formada por: agua, aire, tierra y fuego

(llamados los 4 elementos).

Teoría atómica de Dalton

La materia está formada por átomos.

Los átomos de un elemento son iguales entre sí y diferentes a los de otros

elementos.

Los compuestos se forman por combinaciones de átomos de diferentes elementos.

Naturaleza eléctrica de la materia

Existen dos fenómenos eléctricos en la materia: atracción y repulsión.

La carga eléctrica es una propiedad de la materia. Puede ser positiva (+) o

negativa (-).

Las cargas del mismo tipo se repelen y las de distinto tipo se atraen.

Estructura atómica

La existencia de cargas eléctricas y los experimentos con tubos de descarga demuestran

que el átomo es divisible. Las partículas que forman el átomo son:

Electrones: Partículas con carga negativa.

Protones: Partículas con carga positiva.

Neutrones: Partículas sin carga.

La masa de protones y neutrones es mucho mayor que la de los electrones.

Un átomo es neutro si tiene el mismo número de protones que de electrones.

REACCIONES QUÍMICAS

Cambios físicos Cambios Químicos

TRANSFORMACIÓN

SUSTANCIAS PURAS

No implican cambio de composición

Ej Cambio de fase

Para llegar a establecer la forma de medir la materia y las relaciones que existen entre reactivos y productos, se aplicó de manera intuitiva el

método científico.11

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Clasificación de la materia

Sustancia pura

Compuesto Elemento

Mezcla

HeterogéneaHomogénea

(disolución)

SUSTANCIAS PURAS

Llamamos sustancia pura a cualquier material que tiene unas propiedades

características que la distinguen claramente de otras. Algunas de estas propiedades

son difíciles de medir como color, olor, sabor; pero otras se pueden determinar con

exactitud, por ejemplo la densidad o las temperaturas de fusión y ebullición en

unas condiciones dadas. Como ejemplo, el agua pura obtenida en la investigación

inicial sería transparente, sin olor ni sabor. Además, su densidad sería 1 g/ml a la

temperatura de 15ºC, su temperatura de fusión 0ºC y la ebullición se produciría a

100ºC (todo ello a la presión de una atmósfera).

A veces no es fácil afirmar si una sustancia es pura o no. Realiza el ejercicio adjunto

para comprobarlo.

Tampoco debemos confundir sustancia pura y sustancia simple. Algunas sustancias

puras son simples (se denominan elementos), pero otras, que llamamos

compuestos, se pueden descomponer en elementos.

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MEZCLAS

Una mezcla está formada por la unión de varias sustancias puras que

conservan propiedades independientes. Si se pueden distinguir ópticamente

sus componentes, la mezcla se llama heterogénea. En las mezclas

heterogéneas sus componentes se pueden separar de forma sencilla

(cribas, filtros, ...).

Cuando la mezcla se realiza directamente entre moléculas y no podemos

distinguir sus componentes se dice que la mezcla es homogénea. Este tipo de

mezcla también se llama disolución. Podemos distinguirla de una sustancia

pura porque los componentes tienen diferentes temperaturas de fusión o

ebullición. Pueden confundirnos los coloides, mezclas heterogéneas que

necesitarían un microscopio para separar sus componentes.

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ELEMENTOS Y COMPUESTOS

Clasificación de los elementos

En una primera clasificación los podemos dividir en metales y no metales.

Mendeleiev los clasificó en una tabla en orden creciente de sus masasatómicas, observando regularidades en sus propiedades cada cierto número deelementos.

Hoy en día se clasifican en una tabla en orden creciente de sus números atómicos.

A las filas horizontales de la Tabla Periódica se las denomina períodos y a lasverticales grupos o familias.

Compuestos

Son sustancias puras que aún pueden separarse en otras (elementos) porprocesos químicos.

Binarios, son compuestos constituidos por la combinación de dos elementos. Losmás importantes son los óxidos de los metales y de los no metales; los hidruros delos metales y de los no metales y las sales binarias (combinación entre un metal yun no metal) .

Terciarios, son compuestos formados por la unión de tres elementos. Los másimportantes son: los hidróxidos (hidrógeno, oxígeno y metal), los oxoácidos(hidrógeno, oxígeno y no metal) y las oxosales neutras (metal, no metal y oxígeno).

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SÍMBOLOS Y FÓRMULAS

A cada una de las clases de átomos de la teoría de Dalton se le asignó un símbolo, con diferentes orígenes:

nitrógeno N

hidrógeno H

carbono C

ferrum, hierro Fe

aurum, oro Au

natrium sodio Na

kalium, potasio K

francio Fr

germanio Ge

polonio Po

proceden del latín

símbolos relacionados con el

nombre de un país

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LA ECUACIÓN QUÍMICA

Los cambios químicos se representan o escriben mediante lo que denominamos

como ecuación química.

En una ecuación química los reactivos se escriben a la izquierda y los productos

a la derecha y en medio una flecha.

Reactivos ------> Productos

Además en las ecuaciones químicas se puede indicar entre otros datos: el

estado de agregación de las sustancias, la temperatura y presión de la reacción, la

presencia de catalizadores o inhibidores, la energía de reacción, etc.

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LA TABLA PERIÓDICA

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A lo largo de la historia, los químicos han intentado ordenar los elementos de

forma agrupada, de tal manera que aquellos que posean propiedades similares

estén juntos. El resultado final el sistema periódico

Los elementos están colocados por orden creciente de su número atómico (Z)

GRUPOS

a las columnas de la tabla

PERÍODOS

a las filas de la tabla

Se denominan

La utilidad del sistema periódico reside en que los elementos de

un mismo grupo poseen propiedades químicas similares

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GRUPOS

PE

RÍO

DO

S