Unidad Didáctica: La materia y sus transformaciones

LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES

Todos los cuerpos del Universo, como el Sol, el mar, el aire, las rocas, las plantas, los animales, nosotros mismos, o los objetos que construimos están hechos de materia.

La materia está formada por átomos, unas partículas diminutas, que son invisibles excepto con los microscopios electrónicos más potentes. Estos átomos se agrupan y forman moléculas, las cuales se orden y constituyen la materia.

Existen unos cien tipos diferentes de átomos, que dan origen a todas las sustancias que conocemos.

TIPOS DE MATERIA

¿Toda la materia es igual? No. Los materiales son distintos unos de otros. Tienen distintas propiedades y se emplean para distintas cosas. Por ejemplo, el vidrio es transparente y duro y se usa para construir ventanas; la lana aisla del frío y se usa para hacer mantas y abrigos; la arcilla se puede modelar y se usa para fabricar recipientes o la madera flota y no deja pasar el agua, así que se usa para construir barcos.

La materia da lugar a dos clases diferentes de sustancias:

➔ Sustancias puras. Están formadas por un solo tipo de materia. Por ejemplo, el oro, el hierro, la sal, el agua y los minerales.

Sustancias puras: cuarzo – oro - mercurio

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➔ Mezclas. Están formadas por varias sustancias puras. A su vez, hay dos tipos:

➔ Mezclas heterogéneas. Aquellas en las que es posible distinguir sus componentes, como en una ensalada, por ejemplo, o en muchas rocas.

Mezclas heterogéneas: roca – ensalada - suelo

➔ Mezclas homogéneas. Aquellas en las que no es posible distinguir los componentes que las constituyen. Es el caso, por ejemplo, del agua del mar, formado por agua y sal, o el aire, formado por nitrógeno, oxígeno y otros gases.

Mezclas homogéneas: colonia – aire - bronce

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Hay dos tipos de propiedades de la materia:

➔ Propiedades generales. Son comunes a toda la materia; por ejemplo, la masa y el volumen. Todo lo que está hecho de materia tiene masa y ocupa algún volumen. Las propiedades generales nos permiten distinguir lo que es material de lo que no lo es. Cuando medimos la masa o el volumen de algo, sabemos que está hecho de materia, pero no la clase de materia que lo forma. Medio kilo es medio kilo, sin importar que se trate de jamón, harina o piedras.

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➔ Propiedades características. Son las que permiten diferenciar entre las distintas sustancias que existen en el Universo; por ejemplo, el olor, el color, el brillo, la densidad, etc. Siguiendo con el ejemplo anterior, decir medio kilo no nos indica de qué está hecho, pero su color, sabor, olor o su dureza nos permite saber si se trata de jamón cocido, jamón serrano o chorizo. Sabor, color, densidad, dureza u olor son algunas propiedades características.

PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA: MASA Y VOLUMEN

Propiedades generales de la materia son aquellas que nos permiten saber si algo está hecho de materia o no, por lo que no nos permiten distinguir las distintas clases de materia. Pero eso no significa que no sean importantes. De hecho son muy importantes y se emplean constantemente.

Las propiedades generales más usadas son la masa, que nos indica la cantidad de materia presente, la temperatura y el volumen.

La masaLa masa es la cantidad de materia que tiene un objeto o un cuerpo. Por ejemplo, un diccionario tiene más materia que un lápiz y, por tanto, su masa es mayor.

¿misma masa? O ¿distinta masa?

La masa se mide en Kilogramos (kg) o en gramos (g). Un kilogramo equivale a 1.000 gramos.Nota. El kilogramo (unidad de masa) tiene su patrón en: la masa de un cilindro fabricado en 1880, compuesto de una aleación de platino-iridio (90 % platino - 10 % iridio), creado y guardado en unas condiciones exactas, y que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sevres, cerca de París.

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Para medir la masa se emplean balanzas. Existen muchos tipos de balanzas: analíticas, de pesas, romanas...

Se suele confundir la masa con el peso. Pero mientras que la masa no cambia, el peso depende del lugar. Por ejemplo, un astronauta de 80 kg siempre tendrá una masa de 80 kg, pero pesará más en la Tierra que en la Luna.Nota. La masa (cantidad de materia) de cada cuerpo es atraída por la fuerza de la gravedad de la Tierra. Esta fuerza de atracción hace que las cosas tengan un peso. El peso de las cosas depende entonces de la ley de la gravedad. La gravedad es la fuerza de atracción mutua que experimentan los objetos. El planeta Tierra tiene una masa tan grande que atrae a todos los objetos de su superficie hacia su centro. Pero como la Luna tiene una masa inferior a la de la Tierra, las cosas en la Luna se ven atraidas hacia la Luna con una fuerza menor que si estuvieran en la Tierra, por tanto pesan menos.

El volumenEl volumen es el espacio que ocupa un objeto o un cuerpo. Por ejemplo, la materia de un balón de fútbol ocupa más espacio que la materia de una pelota de tenis y, por tanto, su volumen es mayor. Cuando un cuerpo ocupa un espacio, ningún otro cuerpo puede estar en ese mismo espacio, porque la materia es impenetrable. Cuando mojamos una esponja, el agua y la esponja no ocupan el mismo sitio, es que la esponja está llena de huecos, llamados poros, en los que se coloca el agua.

El volumen se mide en metros cúbicos. Como es una unidad muy grande, suele utilizarse más el decímetro cúbico que es igual que el litro (l) y el centímetro cúbico que equivale a un mililitro (ml).

Para medir el volumen de los líquidos se emplean probetas, recipientes de vidrio o plástico con una graduación. Al verter en ellas el líquido, el nivel que alcanza indica el volumen de líquido que contiene.

También es posible medir el volumen de sólidos. Para ello se llena la probeta hasta un nivel determinado, después se pone en su interior el sólido, con lo que subirá el

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volumen que marca. La diferencia entre los volúmenes marcados después y antes de introducir el sólido será el volumen de éste.

PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA

Las propiedades características de la materia son aquellas que nos permiten distinguir una sustancia de otra. Gracias a estas propiedades características se puede distinguir el vidrio del diamante, el hierro del aluminio o el agua del alcohol. Existen muchas propiedades características y, normalmente, se necesita medir varias propiedades características para saber la sustancia que se estudia, las más usuales son dureza, tenacidad, ductilidad y densidad.

La densidadA todos nos han preguntado alguna vez si es más pesado un kilo de plomo o uno de paja, y muchos nos hemos equivocado y hemos respondido que el kilo de plomo, sin advertir que, en ambos casos, se trata de un kilo. Y es que un kilo de plomo ocupa mucho menos volumen que un kilo de paja y, por eso, decimos que es más pesado. Para hablar con propiedad, debemos decir que el plomo es más denso que la paja, es decir, que una misma masa, tiene menos volumen.

La densidad es una propiedad característica de la materia, que se emplea, por tanto, para determinar el tipo de sustancia. Tiene además otros usos porque es muy fácil de medir. Se usa, por ejemplo, para saber la cantidad de alcohol de los vinos, o la carga de la batería del coche.

La densidad es la relación entre la masa y el volumen. La densidad de un cuerpo se averigua dividiendo su masa por su volumen.

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Si medimos la masa en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3), como la densidad es el cociente entre masa y volumen, se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta es la unidad estándar de medición de la densidad, pero apenas es empleada. Si se mide la masa en gramos (g) y el volumen en litros (l), la densidad se medirá en gramos por litro (g/l). Esta es la unidad empleada para medir la densidad de los gases, pero equivale exactamente a kilogramo por metro cúbico.

Cada sustancia pura tiene una densidad propia. Por ejemplo, la densidad del agua es 1 kg/litro. Esto significa que un litro de agua tiene una masa de 1 kg. En cambio, la densidad del hierro es 7,9 kg/litro, por lo que un litro de hierro tiene una masa de 7,9 kg. La densidad también se puede medir en gramos/mililitros.

La durezaDureza es la dificultad para rayar un cuerpo. La tiza, que se puede rayar con una uña, es blanda, mientras que el diamante es tan duro que sólo puede rayarse con otro diamante. Lo contrario de duro es blando. Una sustancia dura es difícil de rayar mientras que una sustancia blanda se raya con facilidad.

La tenacidadLa tenacidad es lo contrario de fragilidad. Es la resistencia que presenta un cuerpo a romperse cuando es golpeado. Muchas veces se confunde con la dureza. Una sustancia puede ser dura y poco tenaz. Así el diamante, que es la sustancia más dura conocida, no es tenaz, sino frágil, y se rompe fácilmente. Lo mismo le ocurre al vidrio, es frágil, pero duro.

Tenaz es diferente de duro. Los cuerpos tenaces, como el hierro, resisten los golpes. Frágil es lo contrario de tenaz, se rompe con un golpe. El vidrio es duro, no se raya, pero es frágil y un golpe lo rompe.

La ductilidadMuchas sustancias, sobre todo metales, se pueden convertir fácilmente en hilos delgados. Esta propiedad se llama ductilidad. La ductilidad permite la existencia de

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hilos de cobre, tan importantes para el transporte de energía eléctrica. Muy relacionada con la ductilidad es la maleabilidad, la facilidad para hacer láminas muy delgadas.

estaño – alambre - ductilidad

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