Materiales y sus propiedades...Las propiedades extensivas son aquellas que dependen de la cantidad...
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1 er año 2015 Ciencias Naturales La materia y sus propiedades Profesor: Marcelo Quiroz
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1er año
2015
Ciencias Naturales
La materia y sus propiedades
Profesor: Marcelo Quiroz
Ciencias Naturales Materiales y sus propiedades
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Los materiales y sus propiedades
La materia
La amistad de tus compañeros, el color de los ojos o la simpatía de tu amigo son cosas
inmateriales, que no puedes ver o tocar. Por otro lado estás rodeado de cosas que puedes ver: tus
propios compañeros, las sillas y pupitres del aula, la pizarra, etc. Otras, aunque no puedas verlas, puedes
oírlas, como los coches y motocicletas que pasan por la calle. Algunas, incluso sin verlas u oírlas, las
sientes, como el aire. Todas las cosas que puedes ver, oír, tocar están formadas por materia. Podemos
decir que materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. Algunas cosas son tan pequeñas que
no podemos verlas sin la ayuda de un microscopio. Otras están tan lejos que necesitamos un telescopio
para poder observarlas. Incluso existen cosas que no podemos percibir pero cuya existencia podemos
deducir por los efectos que producen, como los planetas lejanos o los agujeros negros. Pero no por eso
dejan de estar constituidas por materia. Toda la materia está formada por átomos y moléculas y, por
tanto, tiene masa y volumen. Así, para saber si algo está constituido por materia, sólo debemos
preguntamos si está formado por átomos y moléculas. La mayoría de las cosas materiales tienen una
forma y unos límites definidos: la mesa en la que comes o escribes, la silla en la que te sientas, la sábana
que te tapa por la noche. Son cuerpos. Un cuerpo es una porción de materia con una forma y unos límites
perfectamente definidos. Otras cosas, por el contrario, no tienen forma ni límites precisos. El aire que
respiras, el agua que forma los mares y océanos o la leche que contiene el vaso que desayunas no tienen
unos limites precisos y, por tanto, no son cuerpos. Pero aunque no podamos definir unos límites precisos,
siempre podemos aislar un trozo o una porción.
Los sistemas materiales
Se llama sistema material a una porción limitada de la realidad circundante - universo- que se separa, real o imaginariamente, para su estudio. Pueden ser ejemplos de sistemas materiales: para un físico
nuclear dos protones que interactúan; para un astrónomo la vía láctea; para un químico una reacción que
se realiza en un erlemneyer, etc. Aún cuando el sistema ha sido separado del universo (ambiente) que lo
rodea, queda circundado por un medio. Cuando se estudia un sistema material dicho medio debe ser
considerado. Por ejemplo: si se coloca un recipiente que contiene un gas en un baño con agua a temperatura constante (un termostato), el gas es el sistema que se está estudiando y el termostato el
medio: los límites del sistema son las paredes del recipiente que contiene el gas. En función del pasaje de
masa y energía entre el sistema y el medio, estos pueden clasificarse en: abierto, cerrado y aislado.
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Sistema Abierto: hay transferencia de masa y energía entre el sistema y el medio o viceversa. En este sistema, la masa de agua recibe calor -energía térmica- procedente de su medio,
simultáneamente parte de la masa de agua convertida en vapor pasa al medio.
Sistema Cerrado: solamente hay intercambio de energía entre el sistema yel medio o viceversa.El agua que se calienta dentro de un erlemneyer tapado constituye un sistema
cerrado.
Hay transferencia de calor como en el caso anterior, pero como el vapor del agua no puede
escapar, no hay transferencia de masa.
Sistema Aislado: no hay pasaje de masa ni de energía del sistema al medio o viceversa.
La materia, cuerpos y los materiales
Vivimos en un sector del universo formado por materia: los seres vivos, una
computadora, el agua, los alimentos, la ropa, el Sol, incluso el aire están constituidos por
materia. Pero no toda la materia es igual, sino que puede formar diferentes materiales, Los
materiales son los distintos tipos de materia que se puede encontrar, es decir de que estan
hechos. Basta con observar a nuestro alrededor para descubrir infinidad de materiales: el
plástico, el papel, el acero, la carne, el agua, el azúcar y el vidrio son solamente algunos
ejemplos. Un cuerpo por otro lado esta constituido por una porcion limitada de materia que
puede a su vez estar constituido por distinto materiales, un ejemplo puede ser una silla que es
un cuerpo costruido por un material como la madera, tambien puede ser
de plastico o de aluminio.
Los materiales se encuentran en la naturaleza formando
cuerpos. Un cuerpo es una porción de material que posee límites
definidos. En algunos casos, es fácil distinguir un cuerpo, como sucede
con un lápiz o un árbol; en otros, resulta un poco más complicado, como
cuando se trata de establecer los límites del cuerpo de agua de una
laguna. Los materiales que forman los cuerpos presentan diferentes
características. Una pelota, por ejemplo, puede estar fabricada con
cuero, con plástico o goma. Cada uno de estos materiales posee sus
propias características, que hacen que la pelota sea más apropiada para
determinados usos, y no para otros.
Propiedades intensivas y extensivas
Las propiedades de las sustancias se clasifican de diversas maneras. Uno de los criterios
de clasificación las divide en propiedades extensivas e intensivas:
Las propiedades extensivas son aquellas que dependen de la cantidad de materia considerada,
por ejemplo: la longitud y la masa, el volumen. Si en un recipiente hay 50 g de sal de mesa y, en
otro 100g, y se colocan los dos contenidos en un tercer envase, se obtienen 150g de sal. La
masa varió en función de la cantidad.
Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia considerada; por ello son
muy buenos indicadores para poder reconocer una sustancia.
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Para medir a masa se utiliza
una balanza de platillos
Algunas propiedades intensivas son poco confiables para identificar sustancias: por ejemplo, el
color, el sabor, el brillo, el olor, el aspecto (límpido, turbio) o la textura (suave, áspera,
resbaladiza). Son poco confiables porque no son exclusivas de cada sustancia. Puede haber dos
sustancias que tengan color similar, o brillo, etc. Pero otras propiedades intensivas resultan
muy buenos indicadores para reconocer sustancias porque son propias de cada una. Por ello, se
las denomina constantes físicas. Son contantes físicas: la densidad, los puntos de ebullición y
de fusión.
Propiedades Intensivas Extensivas
Son aquellas que…
Por ejemplo…
Algunas propiedades extensivas
La masa
La masa se define como la cantidad de materia que forma un
cuerpo. Si se comparan dos cuerpos de diferente tamaño formados
por el mismo material, se puede asegurar que el más grande tiene
una masa mayor que el más pequeño. Por ejemplo, una silla posee una
masa mayor que un lápiz, ya que está constituida por más madera
que este. Para conocer la masa de un cuerpo, habitualmente se
emplea una balanza de platillos. La unidad de masa es el kilogramo
(kg). No obstante, según la cantidad de materia que se quiera
medir, pueden emplearse el gramo (g) o el miligramo (mg), para
cantidades de material muy pequeñas, o bien la tonelada (t), para
grandes cantidades de materia. La masa no debe confundirse con el
peso, ya que se trata de dos propiedades diferentes. Mientras el peso depende de la fuerza de
gravedad con que es atraído un cuerpo, la masa no varía con ella. En el espacio exterior, donde
la gravedad es prácticamente nula, un astronauta casi no tendría peso; en cambio, su masa sería
la misma que en la Tierra, porque la cantidad de
materia que forma su cuerpo no varía. Sin embargo,
en la Tierra, la gravedad es similar en todas
partes, por lo que el resultado numérico del peso y
la masa resultan en la práctica iguales.
El volumen
Además de tener masa, los cuerpos ocupan
lugar en el espacio; por eso se dice que poseen
volumen. El volumen es otra propiedad extensiva de
los materiales. Representa la cantidad de espacio
que ocupa la masa de un cuerpo, y que, lógicamente, no puede ser ocupado por otro cuerpo al
mismo tiempo. Es importante tener en cuenta que algunos cuerpos son huecos, por lo que es
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posible rellenarlos con otro material. Por ejemplo, un vaso se puede llenar de líquido. Cuando se
dice que está "vacío", en realidad está lleno de aire, que también es un material. El volumen de
líquido o gas que puede contener un recipiente se llama capacidad.
Algunas propiedades intensivas
La densidad
Si se toman 200 cm" de agua y se calcula su masa en una balanza, esta indicará 200 g. Si se
repite el procedimiento con 300 cm" de agua, esta vez el resultado será 300 g. Esto significa
que en un mismo material, la masa y el volumen son proporcionales: cuanto mayor sea el volumen
de un material determinado, mayor será la masa de ese mismo material.
La densidad es la cantidad de materia que hay en una unidad de volumen de determinado
material.
La densidad es específica
para cada material. Por
ejemplo, si se tiene un
objeto de hierro que
ocupa un volumen de 100
crn" y tiene una masa de
785 g, mediante la
aplicación de la fórmula
es posible calcular que la
densidad de ese material
es de 7,85 g/crrr'. La
densidad es una
propiedad que se halla directamente relacionada con la flotación. Un cuerpo sólido cuya
densidad es mayor que la de un líquido se hunde al introducirlo en él. Por el contrario, si la
densidad del cuerpo es menor que la del líquido, flota. Por eso los barcos se construyen con un
fondo amplio, de forma tal que haya aire en su interior. Así, la densidad promedio del barco es
mucho menor que la del agua y puede flotar en ella.
La solubilidad
Cuando se le agrega azúcar al té y se
revuelve, pareciera que el azúcar desaparece,
ya que no es posible verla. Lo que sucede es
que, dentro del té, el azúcar se ha dividido en
pequeñísimas partes que no podemos ver.
Sedice que el azúcar se ha disuelto en el té.
Sise sigue agregando azúcar, llegará un
momento en que, por más que se revuelva, una
parte caerá al fondo y se hará visible. Cuanto
más caliente se encuentre el té, más azúcar
podrá disolver. La capacidad de un determinado material para disolverse en otro se llama
solubilidad. Frecuentemente se define la solubilidad de un material en agua indicando la
temperatura correspondiente. Por ejemplo, a 10°C, la solubilidad del azúcar en agua es de 200
gramos por litro. Elmaterial que es disuelto se denomina soluto, mientras que el material que
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disuelve se llama solvente. En el ejemplo, el azúcar es el soluto y el agua es el solvente. El
conjunto de soluto y solvente recibe el nombre de solución. En general, es fácil distinguir entre
el soluto y el solvente, ya que el primero está en menor proporción que el segundo. No todos los
materiales se disuelven en el agua. Sise introduce una gota de aceite en agua, por más
enérgicamente que se revuelva, el aceite siempre quedará visible. En cambio, si se mezcla
aceite con nafta, no será posible distinguirlos. Esto se debe a que la solubilidad depende de los
materiales que se ponen en contacto. El aceite es soluble en nafta, pero no lo es en agua; en
cambio, el azúcar es soluble en agua. Un material puede ser soluble en un solvente, e insoluble
en otro material.
Las propiedades organolepticas: Son aquellas que pueden ser captadas por los sentidos; olor ,
color, sabbor, brillo, transparencia u opacidad.
Otras propiedades intensivas son el punto de fusion y del punto de ebullicion caracteristico
de cada sustancia ya que no se modifica según la cantidad de materia.
La capacidad de conduccion de enegia electrica hace que los materiales sean conductores o
aislantes, respectivamente.
Debido a las propiedades magneticas, ciertos metales son atraidos por imanes.
Los estados de agregación de la materia
En la naturaleza, los materiales pueden presentarse en tres estados físicos o de
agregación principales: sólido, líquido o gaseoso. Elestado de agregación de un material depende
del modo en que se relacionan las partículas que
lo forman.
En el estado sólido, las partículas se atraen
mucho entre sí. Por eso ocupan un lugar fijo en
el espacio, muy cerca unas de otras; el único
movimiento que pueden realizar es el de vibrar
en su lugar. En consecuencia, los sólidos poseen
una forma y un volumen propios. Por ejemplo, no
es posible comprimirlos para que disminuya su
volumen. Se dice que los sólidos son
incompresibles.
En el estado líquido, las partículas no ocupan
una posición fija en el espacio. Debido a que las
fuerzas de atracción entre ellas son menores, las partículas se mueven conjuntamente, rodando
unas sobre otras. Por ejemplo, si se tiene un determinado volumen de agua en una copa, el agua
adopta la forma de la copa; si se la trasvasa a un florero, la cantidad de agua no variará, pero sí
lo hará la forma. Los líquidos, por lo tanto, tienen volumen propio, pero se adaptan a la forma
del recipiente que los contiene. Si bien sus partículas están más alejadas entre sí que en el
estado sólido, aún están muy cerca unas de las otras; por eso, los líquidos son prácticamente
incompresibles.
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Al encender un fuego los que hacemos es transformar
un material como la madera en ceniza que es otro
material y tambien generamos energia en forma de
En el estado gaseoso, las fuerzas de atracción entre las partículas son casi inexistentes, por lo
que estas se mueven rápidamente, tratando de ocupar todo el espacio disponible y alejándose
unas de otras. En este movimiento desordenado, las partículas chocan entre sí y contra todo lo
que haya su alrededor. Por lo tanto, los gases no tienen forma ni volumen propios. Si se encierra
un gas en una garrafa de 5L, adopta la forma de la garrafa y ocupa un volumen de 5L.Si se lo
traspasa a un tubo de 10L, tomará la forma del tubo y su volumen será de 10L.Pero también se
lo podría guardar en una garrafa de 2L, ya que existe mucho espacio vacío entre las partículas;
por eso se dice que los gases son compresibles.
Las transformaciones de los materiales
Continuamente ocurren transformaciones en
los materiales que nos rodean. Algunas de
esastransformaciones son sencillas; por ejemplo, al
cortar una hoja de papel se obtienen trozos de
papel: independientemente de la cantidad de trozos
que se corten, el papel sigue siendo papel. De
manera semejante, al congelar agua, el hielo sigue
siendo agua; y, al cortar un tronco para fabricar una
silla, la silla sigue siendo de madera. A estos
cambios, en los que el material sigue siendo el
mismo antes y después de producido el cambio, se
los conoce como transformaciones físicas. Por el
contrario, si el papel se utiliza para prender fuego,
finalmente se obtendrá humo, gases calientes y cenizas. En este caso, el papel deja de ser
papel para transformarse en otros materiales. Al cocinar, se producen infinidad de
trasformaciones de este tipo: por ejemplo, los ingredientes que se emplean para la preparación
de una torta se combinan entre sí y se convierten en otros materiales. A estos cambios, en 105
que 105 materiales se convierten en otros, selos conoce como transformaciones químicas.
Existen ciertas características que pueden indicar si se ha producido o no una transformación
química, como los cambios de olor, de color y de sabor. Sin embargo, no siempre es fácil
determinar a simple vista si ha ocurrido en verdad un cambio químico. La forma más segura
consiste en analizar los materiales en el laboratorio, para ver si son los mismos que había antes
del cambio, o si se trata de otros.
Actividades
1- Lee el texto”La materia” y completa con tres caracteristicas que definan la materia
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2- Observa la siguiente tira de imágenes, analiza cada una de ella y propone a qué tipo de
sistema pertenecen. Justifica tu respuesta.
3- Observa el cuadro que se encuentra en la parte inferior y completa con los datos
requeridos. Dar al menos tres ejemplos de cada uno.
4- Busca cinco ejemplos de cuerpos formados por el mismo material, y busca cinco materiales
que formen el mismo cuerpo.
5- Anota en tu carpeta las definiciones de cada una de estas palabras:
MASA PESO VOLUMEN
6- A partir de los siguientes cuerpos, responde las preguntas mas abajo presentadas.
CUERPO MATERIAL
DEFINICIÓN
EJEMPLOS
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a. ¿El material que forma los dos cuerpos es el mismo? b. Si el volumen de los dos autitos es el mismo ¿Su peso tambien lo sera? c. Si el volumen de los dos autitos es el mismo ¿Su masa tambien lo sera? d. ¿Seria correcto afirmar que a igual masa igual peso? ¿Por qué? e. ¿La masa del autito de plastico en la Tierra sera la misma que en la Luna? ¿Por qué? f. ¿El peso del autito de plastico en la Tierra sera la misma que en la Luna? ¿Por qué?
7- Resuelve las preguntas que diferencian entre el
peso y la masa. ¿Cuál de estos instrumentos mide la masa y por que?
¿Qué se toma en cuenta a la hora de medir el peso?
Sabiendo que la gravedad en la Tierra y la Luna es diferente.
¿podemos decir que el peso de una persona es el mismo en
laTierra que en la Luna? ¿Y qué sucede con la masa?
8- Realice un cuadro comparativo entre propiedades intensivas y extensivas
9- Observa los siguientes cuerpos y luego idea y escribe dos propiedades intensivas y dos
propiedades extensivas de cada uno de ellos:
10- Las siguientes fraces hacen mención a alguna PROPIEDAD de un MATERIAL, marca con
una “E” aquellas que hagan referencia a una propiedad EXTENSIVA y con una “I” las que
traten de una propiedad INTENSIVA.
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11- Observa el siguiente cuadro, completa con el estado de la materia que corresponda y con
cambio de estado que consideres adecuado.
12- Explica el concepto de flotabilidad de un barco a partir de
alguna de las propiedades intensivas.
13- Tenemos un problema, se nos
mezclaron en nuestro anotador
todas las características de las
distintas propiedades tanto
extensivas como intensivas, por
favor ordenalas en el cuadro
que aparece a continuación.
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14- En el siguiente
esquema se muestra el
proceso de preparación
de una torta. ¿En qué
momento del proceso
se producen los
cambios físicos y en
cual se producen
cambios químicos?
15- Las siguientes afirmaciones pueden o no tener errores. Corrijalas y escribalas
correctamente en caso de ser incorrectas.
a) En las transformaciones químicas el material sigue siendo el mismo.
b) Al mezclar vinagre con bicarbonato de sodio se genera una tranformación física.
c) Fumar un cigarrillo genera un cambio físico
d) La oxidacion de clavos es un cambio físico
e) Todas las transformacion quimicas son reversibles
