TEMA 2

“Desgraciados los hombres

que tienen todas las ideas

claras”

– Louis Pasteur

Tema 2: La materia y sus estados

Vas a dar tus primeros pasos en el apasio-

nante mundo de la química y el estudio de

los diferentes estados en que se puede

presentar la materia te permitirá conocerla

en profundidad. Las propiedades químicas

de las sustancias te ayudarán a compren-der

sus usos y aplicaciones, tales como la

agricultura, la medicina, la construcción, la

tecnología, los tejidos, la alimentación, los

combustibles..., y así llegarás a la conclu-

sión de que la química está ligada a todas

las facetas de nuestra vida. ¿Sabías que la

química es la ciencia que estudia la mate-ria,

que no nos podemos desprender de ella y

que lejos de perjudicarnos nos ayu-da a vivir

más y mejor?

"Sólo hay un bien: el conocimiento, sólo

hay un mal: la ignorancia"

Sócrates

1.- La materia: sus propiedades.

2.- La materia: sus estados y cambios.

3.- Clasificación de la materia: el aspecto

es lo que importa.

4.- Las disoluciones: mezclas que no lo pa-

recen.

5.- Materiales de interés: los usamos a dia-

rio.

2

1.- La materia: sus propiedades.

Todo lo que nos rodea y nuestros sentidos (vista, olfato...) son capaces de percibir es ma-

teria. Si miras a tu alrededor, verás que el bolígrafo, la mesa, los libros, tú mismo, e inclu-so

el aire, todo es materia. Pero entonces, ¿qué es la materia? ¿En qué nos podemos ba-sar

para clasificar algo como material o inmaterial?

Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen en el espacio

Existen términos similares al de «materia», como son los siguientes:

Galería 1.1 Distintos tipos de sustancias y ma-

terias

> Material, que designa la clase de mate-

ria que tiene un uso práctico. Por ejem-plo,

el jabón, la madera o el acero. > Sustancia, que es el nombre que se da a

las diferentes clases de materia. Agua,

azúcar y oxígeno son ejemplos de sustan-

cias.

1.1. Propiedades de la materia

En la naturaleza hay muchos y diversos

materiales y las personas además fabri-

camos otros nuevos, que utilizamos para

diferentes usos. Para poder manejarlos se

establecen una serie de propiedades,

que son todas las características observables que se puedan medir o no.

• Propiedades generales

Dos objetos con la misma masa pueden contener distinto tipo de materia, o bien dos obje-

tos de diferente volumen pueden contener el mismo tipo de materia. Estas y otras propie-

dades son comunes a cualquier tipo de materia, y por eso se llaman generales.

3

Las propiedades generales son comunes a toda la materia y no sirven para distin-guir una

clase de materia de otra. Las propiedades generales más importantes son la ma-

sa, el volumen y la temperatura.

• Propiedades características

Cada tipo de materia posee unas propiedades que la hacen única. El agua, por ejemplo, es

un líquido a temperatura ambiente, incolora, que congela a 0°C y hierve a 100°C. El al-cohol

también es un líquido incoloro, pero no se solidifica si la temperatura no baja hasta -114°C,

hierve a solo 78°C, y su densidad es 0’79g/cm3.

Llamamos propiedades características de la materia a aquellas que nos permiten

diferenciar las distintas clases de materia, por ejemplo el color, el olor, el sabor, los pun-

tos de fusión y de ebullición, la densidad y las propiedades mecánicas.

> Color, olor y sabor. Son apreciables por nuestros sentidos y suelen dar una informa-ción

muy útil para distinguir una sustancia de otra. Por ejemplo, el color del azufre, el olor del

alcohol, el sabor de la sal... > Puntos de fusión y de ebullición. Cada sustancia cambia de estado a una determinada

temperatura que es siempre la misma. La temperatura a la que una sustancia pasa de sóli-

do a líquido, o de líquido a sólido, se llama punto de fusión, y la temperatura a la que pa-sa

de líquido a gas, o de gas a líquido, se llama punto de ebullición. > Densidad. La masa y el volumen son propiedades genera- Sustancia Densidad Densidad les de la materia, pero el cociente entre ellas es una propie- (Kg/m3) (g/cm3) dad característica de cada sustancia y se llama densidad. Oro 19300 19’3

Mercurio 13600 13’6

Agua 1000 1

Hielo 900 0’9

Aceite 850 0’85

Su unidad en el Sistema Internacional de unidades es el Kg/

Gasolina 740 0’74

m3. El agua tiene una densidad de 1000Kg/m

3 y el oro de

Corcho 230 0’23

19300Kg/m3 esto significa que 1m

3 de agua contiene 1000Kg

Aire 1’3 0’0013

4

de masa y 1m3 de oro contiene 19300Kg de masa. También es frecuente utilizar como uni-

dad de la densidad el g/cm3.

PROBLEMA RESUELTO

Una piedra pesa 480g, Y al medir su volumen obtenemos 0’2L. Calcula la densidad de la

piedra en g/cm3.

0’2L=200cm3, luego...

> Propiedades mecánicas. Son propiedades características de los sólidos, y nos dan una

idea de cómo se comportan cuando se los somete a la acción de las fuerzas, como, por

ejemplo:

Galería 1.2 Ductilidad del cobre

• Elasticidad, que es la capacidad de un cuerpo

para recuperar su forma, después de someterlo a un

esfuerzo. • Ductilidad, que es la capacidad de un sólido

para ser estirado en hilos sin romperse.

• Maleabilidad, que es la capacidad para ser

modelado en láminas.

• Fragilidad, que es la facilidad para romperse por

un impacto, y es opuesta a la ductilidad y la ma-

leabilidad. • Dureza, que es la dificultad que presenta un

sólido a ser rayado por otro.

5

ACTIVIDADES

1 Pon un ejemplo de un sólido: a) elástico, b) dúctil y maleable, c) frágil, d) blando.

2 Utilizando lo tabla de densidades, ¿cuánta masa tendrán 2L de aceite? ¿Y 2L de mercu-rio? ¿Y 2L de corcho? Da el resultado en gramos y en kilogramos.

3 Clasifica las siguientes propiedades de la materia en generales o características: brillo,

olor, dureza, tamaño, peso y temperatura.

2.- LA MATERIA: sus estados cambios

Al observar cualquier clase de materia la vemos compacta, continua, sin espacios vacíos ni

partículas sueltas, pero si pudiéramos hacer una observación detallada nos encontraría-mos

con un paisaje totalmente diferente al que apreciamos a simple vista, con muchísi-mas

partículas (átomos, moléculas ... ) en continuo movimiento y unidas entre sí median-te

fuerzas de atracción. Según la intensidad de estas fuerzas la materia se puede presen-tar

en tres estados: sólido, líquido y gaseoso.

¿SABIAS QUE…?

Según el modelo corpuscular, las diferentes propiedades que presenta la materia cuando

se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso se explican así:

• La materia está formada por partículas. • Las partículas se encuentran en continuo movimiento. • Las partículas están unidas entre sí por fuerzas de atracción.

COMPARA...

... los tres estados de la materia

La unión entre las partículas de sólidos, líquidos y gases depende de la temperatura.

6

> Sólidos: las partículas están muy juntas y ordenadas. Unas fuerzas de atracción inten-sas

las mantienen unidas, y solo pueden vibrar ligeramente alrededor de su posición, dan-do al

estado sólido forma y volumen constantes.

> Líquidos: las partículas están menos próximas. Entre ellas también existen fuerzas de

atracción, pero no son tan intensas como en los sólidos, por lo que pueden deslizarse unas

sobre otras, presentando volumen constante y forma variable, ya que se adaptan al

recipiente que los contiene. > Gases: las partículas están muy separadas, y apenas existen entre ellas fuerzas de

atracción. Esto permite que se muevan con total libertad en todas las direcciones, hacien-do

que su forma y su volumen varíen y, a diferencia de los sólidos y los líquidos, se pue-dan

comprimir y expandir.

¿SABIAS QUE?

Existe un cuarto estado de la materia llamado plasma.

La materia alcanza este estado cuando se calienta a una

temperatura de varios millones de grados.

El plasma es el estado de la materia más común en el

universo, pues constituye más del 99 % del Universo

visible. La materia del Sol y de las demás estrellas está

en estado de plasma.

2.1. Cambios de estado. Los efectos del calor

Casi toda la materia puede presentarse en los tres estados que has estudiado. Por ejem-plo,

el agua (como ya viste en la página 136) puede aparecer como hielo, que es un sóli-do; como

agua líquida, o también como vapor de agua, que es un gas. Pero ¿por qué se producen los

cambios entre un estado y otro? El factor más importante que decide si una sustancia se

encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso, es la temperatura. Ten en cuenta que la

temperatura está relacionada con el movimiento de las partículas.

7

> Cuando un sólido se calienta, sus partículas empiezan a vibrar más deprisa y con mayor

amplitud, lo que produce que choquen entre sí llegando un momento en que se destruye la

estructura del estado sólido: se ha producido la fusión.

> Si se sigue calentando, las partículas se mueven a mayor velocidad, con lo que pueden

llegar a la superficie libre del líquido y escapar de él: se ha producido la vaporización. A la

inversa, un gas se puede transformar en líquido (condensación), y este en sólido (solidifi-

cación) si se enfría.

> Existen sustancias capaces de pasar directamen-

te de sólido a gas (sublimación), o de gas a sólido Sustancia Punto de Punto de

(sublimación inversa), sin pasar por el estado lí-

fusión (ºC) ebullición (ºC)

Agua 0 100

quido. Es el caso de la naftalina o del yodo.

Alcohol -114 78

Cada sustancia cambia de estado a una deter -

Butano -118 -0’5

minada temperatura, que es característica y cons- Oxígeno -219 -183

tante para cada tipo de materia. La temperatura a

Aluminio 660 2400

la que la sustancia pasa de sólido a líquido, o de

Hierro 1540 2800

líquido a sólido, se llama punto de fusión, y la

Sal común 801 1413

temperatura a la que pasa de líquido a gas, o de

gas a líquido, se llama punto de ebullición.

LAZOS CON…

... la ECONOMÍA y el MEDIO AMBIENTE

Reciclar materiales, una segunda oportunidad: si reciclamos una tonelada de papel

usado, salvamos la vida a 13 árboles grandes.

8

La Química, al ser la ciencia que estudia la materia,

también juega un papel muy importante en el reciclaje de

materiales y residuos. Las personas solemos tirar a la

basura todo aquello que se ha usado, desperdician-do

materiales y contaminando el medio ambiente. Pa-ra

poner freno a este proceso es necesario reciclar la mayor

parte posible de materiales y residuos, realizan-do una

recogida selectiva de la basura, clasificando los

materiales (papel, vidrio, plásticos, materia orgáni-ca,

etc.). Entre los materiales que se pueden volver a utilizar

después de su primer uso, destacan el papel, los metales

y el vidrio.

ACTIVIDADES

4 ¿Dónde son mayores las fuerzas de atracción entre partículas: en los sólidos, en los líqui-

dos o en los gases?

5 ¿Por qué podemos oler un perfume y no una roca?

6 ¿Qué estado físico presentan las siguientes sustancias a temperatura ambiente (25°C):

aluminio, oxígeno, alcohol y butano? ¿Y a 0ºC? ¿Y a 200ºC? Utiliza la tabla de puntos de

fusión y ebullición.

3.- CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA: el aspecto es lo que importa

PIENSA…

Observa estas posibilidades de clasificar la materia:

• Tóxica/Inocua • Soluble/ Insoluble

• Útil/Inútil • Comestible/Indigesta

¿Puedes poner algún ejemplo de cada una de estas clasificaciones?

9

Basta con que mires a tu alrededor para que comprendas que todo lo que nos rodea es

materia, pero que esta se presenta bajo diversas formas. Para poner un poco de orden,

podemos clasificarla de muchas formas:

> Sólida, líquida y gaseosa. > Materia viva y materia inanimada. > Materia de origen natural y materia de origen artificial. > Según la forma, el tamaño, la dureza, etcétera. > Clasificación química. La materia puede estar inte-

grada por una o por varias clases de sustancias; así, la

silla está formada por madera, barniz o pintura, y clavos

de hierro. La madera, la pintura o el hierro son clases

de materia. La química clasifica a la materia en:

heterogénea y homogénea.

3.1. La materia heterogénea

La materia heterogénea no es uniforme a simple vis-

ta, por lo que necesariamente debe contener más de

una sustancia. Recibe el nombre de mezcla hetero-

génea, como por ejemplo el granito, o la unión de

arena-limaduras de hierro. Observa las fotografías y

verás mezclas heterogéneas muy conocidas.

3.2. La materia homogénea

La materia homogénea presenta aspecto unifor-me.

Si está formada por una sola sustancia se deno-mina

sustancia pura simple o compuesta, como el agua

destilada; si está formada por más de una sus-tancia,

se denomina mezcla homogénea o disolu-ción, como

el agua de mar.

Galería 1.3 Materia Heterogénea

Galería 1.4 Materia Homogénea

10

Sustancias puras simples

Son muy escasas. Están formadas por una única clase de partículas, que son átomos de

un único elemento; por tanto, no se pueden descomponer en otras más sencillas.

Sustancias puras compuestas

Están formadas por átomos de distintos elementos, cuya parte más pequeña es la molécu-

la, la cual puede descomponerse en átomos. Una sustancia pura tiene siempre unas pro-

piedades características constantes porque su composición es fija y determinada. En

cambio, las mezclas no tienen propiedades fijas como, por ejemplo, el punto de ebulli-ción,

porque su composición puede variar.

Galería 1.5 Sustancias puras

COMPRUEBA…

... cómo varía el punto de ebullición del agua

El agua pura hierve a 100ºC (depende de la altura so-

bre el nivel del mar). (A) Añade un poco de sal co-mún,

disuélvela, y comprobarás que la mezcla resul-tante

hierve a una temperatura algo superior, porque el agua

ahora no es una sustancia pura, sino una di-solución o

mezcla homogénea (B).

Galería 1.6 Punto de ebullición

11

Sustan c ias puras

(Contienen un a sola sustancia)

Simples Compuestas

No pueden Pueden descomponerse en

descomponerse en otras

otras más sencillas

más sencillas

La parte más pequeña es La parte más pequeña es la

el átomo molécula

Oro, hierro, oxígeno... Agua, sal, dióxido de

carbono...

M ez clas

(Contienen v arias sustancias)

Homogéneas Heterogéneas

Su apariencia no permite Se aprecian a simple vista

distinguir las diferentes

las diferentes sustancias

sustancias

Entre ellas destacan las También se conocen como

disoluciones mezclas

Sal en agua, batido de Tierra, granito...

chocolate, vidrio...

ACTIVIDADES

7 Clasifica como materia o no materia: el agua, la creatividad, un pájaro, un recuerdo, el

vapor de agua, el oxígeno, un folio, la prisa y el amor.

8 Clasifica los siguientes tipos de materiales, según sean de procedencia natural o artifi-cial:

arroz, gasolina, aceite, aspirina, algodón, leche, bolsa de plástico, papel, sal, carbón, jersey

de poliéster, viga de hierro y casco de PVC.

4.- LAS DISOLUCIONES: mezclas que no lo parecen

Hemos estudiado que las disoluciones son una clase especial de mezclas de aspecto ho-

mogéneo. Esto indica que deben tener igual composición y propiedades en todas sus par-

tes.

Si una disolución tiene dos componentes, solemos denominar soluto a la sustancia que

está en menor cantidad, y disolvente, a la que se encuentra en mayor cantidad.

12

COMPRUEBA…

... por qué en una disolución no son visibles las

partículas del soluto

Cuando el azúcar se pone en contacto con el agua,

las partículas del agua atraen a las partículas del só-

lido y lo van disgregando. Esto se consigue porque las

fuerzas de atracción entre las partículas del sóli-do y

las del líquido son más intensas que las del só-lido

entre sí. El resultado final es que las partículas del

sólido (1), invisibles, se distribuyen homogénea-

mente, atrapadas entre las partículas del líquido (2),

dando lugar a la disolución (3).

4.1. Tipos de disoluciones

Según sea el estado físico del soluto y del disolvente, podemos distinguir los siguientes

tipos de disoluciones:

Sólido en líquido Ej.: sal en agua (agua de mar), azúcar en agua.

Gas en líquido Ej.: dióxido de carbono en agua (gaseosa).

Gas en gas Ej.: el aire (mezcla de nitrógeno, oxígeno y otros gases)

Líquido en líquido Ej.: alcohol en agua (alcohol de farmacia).

Sólido en sólido Ej.: las aleaciones, como el bronce (una mezcla de cobre y estaño).

Si las disoluciones se presentan en estado líquido, sus características son las siguientes:

son transparentes (incolora o coloreada, pero no turbia); sus componentes no se pueden

separar por filtración; es estable, no sedimenta. Y sus partículas son de tamaño muy redu-

cido (menor de 0’000001mm).

4.2. Concentración de una disolución

La composición de una disolución se expresa mediante su concentración, que es

la cantidad de soluto disuelta en una determinada cantidad de disolución.

13

Por ejemplo, una disolución de concentración 25g/L contiene 25 gramos de soluto en un litro

de disolución. Si la disolución contiene poca cantidad de soluto, decimos que es una

disolución diluida, y si contiene mucha, diremos que es una disolución concentrada.

PROBLEMA RESUELTO

El Mar Muerto tiene una concentración en sal de 350g/L. ¿Cuánta sal habrá en 1m3 de agua

de ese mar?

Como 1m3 equivale a 1000L, establecemos la siguiente regla de tres: si en 1L de agua de

mar hay 350g de sal, en 1000L habrá x.

4.3. Preparación de algunas disoluciones

Son numerosas las disoluciones que se utilizan en la vida cotidiana: el café, los refrescos,

las infusiones como el té, la tila o la manzanilla, el líquido limpiacristales, el amoníaco de

limpieza, la colonia, el vinagre, la lejía, el agua del mar e, incluso, el aire.

COMPRUEBA… ... cómo podemos preparar suero fisiológico Algunas disoluciones pueden resultar útiles, como,

por ejemplo, el suero fisiológico, que es una diso-

lución diluida. Es el líquido que se compra en la far-

macia para descongestionar la nariz o para lavar las

lentillas, y contiene 9 gramos de sal (cloruro sódico)

por cada litro de suero.

1. Pesa 9 gramos de sal común en un vidrio de reloj

o en papel de aluminio. 2. Introduce la sal en un matraz aforado de capaci-dad 1L. 3. Añade un poco de agua, agita hasta que se di-

suelva y finalmente enrasa con agua hasta la señal. 14

Galería 1.8

¿SABIAS QUE…?

El oro de ley utilizado en joyería no es oro puro, que es un me-tal

demasiado blando, sino una aleación de oro y cobre, que

conserva el brillo del oro y, sin embargo, resulta más resistente.

Se utiliza el término quilate para indicar la pureza del oro, cada

25 % de contenido en oro equivale a 6 quilates.

4.4. Coloides: parecen disoluciones y no lo son

Recuerda que para que una mezcla homogénea la

consideremos disolución no podemos ver las partí-

culas de soluto, ni a simple vista ni con lupa o mi-

croscopios. A medio camino entre las mezclas hete-

rogéneas y las disoluciones se encuentran unas

mezclas caracterizadas porque, con la ayuda de una

lupa o de microscopios, podemos ver algunas de las

partículas.

Los coloides, según su composición, reciben dife-

rentes nombres: soles (líquido o sólido en gas, co-mo

la niebla o el humo), espumas (gas en líquido, como

el merengue o la espuma de afeitar) o emul-siones

(líquido en líquido, como la leche y la mayo-nesa).

ACTIVIDADES

Galería 1.9 Coloides

Leche

9 Si se disuelven 20 gramos de un soluto en agua hasta completar 0’8L, ¿cuál es la con-

centración de lo disolución que resulto?

10 ¿Cómo prepararías 3L de uno disolución de azúcar en agua de concentración 20g/L?

11 ¿En qué se parecen y en qué se diferencian las disoluciones y los coloides?

15

4.5. Técnicas de separación de mezclas

Existen muchas técnicas para separar mezclas, ya que cada mezcla requiere el uso de una

técnica determinada. Todas deben cumplir como condición que no deben alterar la na-

turaleza de las sustancias que se desea separar.

Vas a conocer las técnicas más utilizadas por los químicos en los laboratorios y en la in-

dustria para «deshacer» las mezclas, es decir, para obtener sustancias puras a partir de

mezclas.

• Separación de mezclas heterogéneas

Las técnicas de separación consisten en aprovechar una

propiedad que tenga solo uno de los componentes de la

mezcla y no los otros.

> Filtración. Se emplea para separar un sólido de un líqui-

do, en el cual no es soluble. Consiste en hacer pasar la

mezcla por un papel de filtro, previamente colocado en un

embudo de vidrio. El líquido filtrado debe ser transpa-rente

y se recoge en un recipiente.

> Decantación. Se utiliza para separar una mezcla heterogénea de

líquidos que no pueden mezclarse entre sí y que tengan distintas

densidades, por ejemplo la mezcla de aceite yagua. El material que

se emplea es un embudo de decantación y recipientes.

> Separación magnética. Consiste en separar de una mezcla aque-

llas sustancias que, como el hierro, son atraídas por un imán, de

otras sustancias que no tienen propiedades magnéticas.

• Separación de disoluciones

Para separar disoluciones se aplican técnicas basadas en el calentamiento y los cambios

de estado.

16

> Cristalización. Esta técnica permite, mediante eva-

poración del disolvente, obtener una sustancia pura en

forma de cristales a partir de una disolución que contiene

dicha sustancia. Cuando todo el líquido se ha evaporado,

queda un residuo sólido en el fondo del re-cipiente que

se denomina precipitado. > Destilación. Es la técnica que permite separar y recuperar dos líquidos solubles entre sí,

como, por ejemplo, alcohol yagua, siendo necesario que tengan temperaturas de ebulli-ción

bastante diferentes, como veremos en la actividad Observa y experimenta de la pági-na XXX. > Cromatografía en papel. La palabra cromatografía

significa «escribir en colores». Es una técnica que con-

siste en separar sustancias que se mueven con diferen-

te velocidad a lo largo de un papel de filtro, al ponerlas

en contacto con un disolvente. Puedes observar en el

dibujo de la izquierda el uso de la cromatografía para

separar los pigmentos de las plantas verdes, o los

componentes de la tinta.

5.- MATERIALES DE INTERÉS: los usamos a diario

Aquellas clases de materia que tienen un uso práctico se denominan materiales. Los

usamos para confeccionar nuestra ropa y calzado, construir nuestras viviendas, o para ela-

borar la gran variedad de objetos que nos rodean y nos permiten realizar cada día nuestro

trabajo, practicar deporte, etcétera.

5.1. Materiales clásicos

> Madera. Es un material ampliamente utilizado en la construcción de viviendas, muebles,

lápices, instrumentos musicales y, sobre todo, para fabricar papel.

17

> Materiales cerámicos. El cemento o el vi-

drio son materiales cerámicos. Todos ellos se

fabrican a partir de productos minerales, co-mo

la f arcilla o la arena, por cocción a altas

temperaturas. > Metales y aleaciones. Algunos metales me-

joran sus propiedades cuando se encuentran

juntos formando las aleaciones. Por ejemplo el

acero, que es una aleación de hierro con

carbono, resulta resistente y fácilmente mol-

deable. > Fibras naturales. Las hay de origen ani-mal,

como la lana o la seda, y de origen vege-tal

como el algodón o el lino. 5.2. Materiales modernos: la revolución química

> Plásticos. Hay plásticos muy diversos, como el polietileno (PET) de las bolsas, el cloru-ro

de polivinilo (PVC) de las tuberías, el poliestireno expandido (corcho blanco), el metacri-lato,

el teflón, etcétera. > Fibras sintéticas. El poliéster o la poliamida (nailon) son algunas de ellas. Con estas fi-

bras se fabrican muchas clases de tejidos.

> Materiales compuestos. Son los de fabricación más reciente: la fibra de vidrio (cascos

de barcos, piscinas...), la fibra de carbono (raquetas de tenis, bicicletas...).

¿SABIAS QUE…?

El silicio, material semiconductor con el que se

realizan los minúsculos transistores que compo-

nen un microchip, es uno de los materiales que

más contribuye al desarrollo de la moderna tec-

nología. Silicon Valley, paraíso de la informática,

le debe su nombre.

18

ACTIVIDADES

12 Di qué técnica usarías para separar: a) serrín de arena; b) azúcar de arena; c) limaduras

de hierro y arena.

13 ¿Cómo podrías averiguar si una materia de aspecto homogéneo, líquida y transparen-te,

es una sustancia pura o una disolución?

14 ¿Qué ventajas puede ofrecer un barco fabricado en fibra de vidrio respecto a otro cons-

truido con madera? ¿Y una raqueta de fibra de carbono respecto a una de madera?

Resume y ordena tus ideas

• La química es la ciencia que estudia la materia. La materia que es todo aquello que tiene

masa y ocupa un volumen. Tiene unas propiedades generales (masa y volumen,...) que

no sirven para diferenciar las clases de materia, y otras propiedades características (punto

de fusión y de ebullición, densidad, etc.) que nos permiten diferenciar o identificar a las

distintas sustancias.

• La materia en la Tierra se puede presentar en tres estados físicos: sólido, líquido y gas.

La temperatura determina que se encuentre en uno de esos estados. La explicación se puede

dar con el modelo corpuscular que supone a la materia formada por partícu-las, que están

en continuo movimiento y que están unidas entre sí por fuerzas de atrac-ción.

• La materia se puede clasificar en heterogénea (sin aspecto uniforme) y homogénea (de

aspecto uniforme); esta última puede ser, a su vez, sustancia pura o disolución. • Las sustancias puras, son escasas y es la clase de materia homogénea constituida por

una sola clase de sustancia. Si todas las partículas son iguales se llama sustancia simple y

si hay diferentes clases de partículas, se llama sustancia compuesta. Las diso-luciones

son mezclas homogéneas constituidas por soluto y disolvente. Son transparen-tes, no

sedimentan y sus partículas no son visibles de ninguna forma. Para separar sus

componentes el método más frecuente es la destilación. • En la industria se utilizan materiales muy diversos. Unos son clásicos (madera, meta-les,

materiales cerámicas, fibras naturales,...) y otros son modernos (plásticos, fibras sinté-ticas,

materiales compuestos, aceros,...).

19

Observa y experimenta

Destilación: obtención de sustancias puras a partir de una disolución (mezcla homo-

génea)

En la naturaleza, la mayor parte de las sustancias aparecen en forma de mezclas. Una de

las tareas del químico es obtener, a partir de las mezclas, las sustancias puras, con el fin de

estudiarlas para transformarlas en otras de mayor interés. Vas a aprender a «destilar», que

es una técnica que sirve para separar las sustancias que forman una disolución: solu-to y

disolvente, siempre que estas tengan puntos de ebullición muy distintos. Así se pue-de

obtener, por ejemplo, alcohol a partir del vino, o las diferentes sustancias que contiene el

petróleo. Vas a realizar la destilación del vino que contiene aproximadamente un 12 % en

volumen de alcohol.

Material necesario

> Refrigerante. > Matraz Erlenmeyer. > Matraz de destilación. > Soporte, aro, pinza y nuez. > Trípode y rejilla. > Termómetro. > Tapón perforado. > Mechero de gas. > Sustancia para destilar: vino

tinto.

Procedimiento

Se debe calentar el vino dentro de un matraz hasta que

comienza a hervir. Los primeros vapores que se forman

son de alcohol, que hierve a 78°C (el agua hier-ve a

100°C), y llegan al tubo refrigerante, donde se

condensan transformándose nuevamente en líquido, y

se recogen en un matraz. Cuando todo el alcohol ha

destilado, la temperatura alcanza los 100°C y enton-ces

empieza a hervir el agua, siguiendo el mismo pro-ceso

que el alcohol.

20

Conclusión

Este experimento nos ha permitido separar dos líquidos que estaban formando parte de una

disolución, utilizando propiedades de la materia relacionadas con los cambios de esta-do,

como por ejemplo el punto de ebullición, la vaporización y la condensación.

PREGUNTA

¿Recuerdas cómo se forma la lluvia en el ciclo del agua? ¿Tiene alguna relación con este

experimento? ¿Sería posible obtener agua potable a partir de agua de mar? Di mediante

qué técnica se haría.

Aplica lo aprendido

Repasa tus conocimientos

1. En las imágenes siguientes busca cuál es: a) mezcla ho-

mogénea; b) mezcla heterogéneo; c) disolución; d) sustan-

cia pura. 2. Indica cómo se llama el procedimiento y qué aparatos de los siguientes debes utilizar

para hacer las separaciones de las siguientes mezclas:

a) Agua y aceite. b) Sal y arena. c) Alcohol y agua.

3. Fíjate en los siguientes dibujos y averigua

qué líquido de los tres es de mayor densi-dad

y cuál es de menor, viendo que la balan-za

marca el mismo peso en los tres casos.

21

4. Indica qué técnica (cristalización, destilación o filtración) utilizarías para separar los com-

ponentes de las siguientes mezclas:

1) Agua salada. 2) Arena yagua. 3) Agua y aceite. 4) Vino.

5. Copia en tu cuaderno y completa las frases:

a) Una estatua de mármol y una piedra de mármol son (....) diferentes formados por la

misma (....).

b) En los (....) el movimiento de las partículas es pequeño. Las fuerzas entre sus partícu -

las son (....) Su forma y volumen permanecen (....)

c) Cuando se disuelve un poco de sal en agua, se forma una (....); la sal es el (....) y el

agua es el (....)

6. Hay que averiguar qué es o qué no es materia. Haz un cuadro en tu cuaderno con la res-

puesta correcta:

Una roca, un átomo, un árbol, una célula, la luz, el sonido, el aire, el tiempo, un color, un

virus, el agua, el hielo.

7. Clasifica los siguientes sistemas materiales en mezclas heterogéneas, mezclas homogé-

neas o disoluciones, y sustancias puras:

• Hierro. • Yeso. • Sal y arena.

• Agua azucarada. • Zumo de naranja.

8. Razona estas preguntas según lo que has estudiado:

a) ¿Crees que todas las sustancias puras son homogéneas? b) ¿Y que toda la materia homogénea corresponde a sustancias puras?

22

9. Identifica los componentes de uno destila-

ción.

Resuelve el problema

10. Di cuál de las disoluciones está más diluida y cuál más concentrada:

a) 15g de azúcar en 600cm3 de disolución. b) 45g de azúcar en 2L de disolución.

11. Consulta lo tabla de densidades de la página 4 y contesta a las siguientes preguntas:

a) ¿ Cuáles son los sólidos que flotan en el agua y cuáles se hundirán? b) Un kilogramo de oro y un kilogramo de agua ¿tienen la mismo masa? c) Un kilogramo de oro y un kilogramo de agua ¿tienen el mismo volumen?

12. ¿Cuáles de estos mezclas son disoluciones? Zumo de naranja, refresco de cola, vino,

arena y agua, leche, batido de cacao, agua oxigenada de farmacia.

13. ¿Disponemos de un objeto sólido de masa 450g y con un volumen de 360cm3?

a) ¿Cuál es su densidad?

b) Di cuál será lo masa de 1cm3 de dicho objeto.

14. Con una probeta medimos exactamente 75cm3 de agua. In-

troducimos un trozo de metal de 57’9g de masa y el nivel del agua

sube hasta 78cm3.

a) ¿Cuál es el volumen del trozo de metal? b) ¿Y su densidad? c) ¿De qué metal se trata? (consulta la tabla de densidades). d) ¿Qué volumen tendrán 5g de dicho metal?

23

15. En este dibujo se señalan los cambios de estado de lo ma-

teria. Escribe en tu cuaderno los nombres representados por los

números del 1 al 6.

16. A veces oímos expresiones corno: «aire puro», «leche pura de vaca», «miel pura de

abeja»... a) ¿Crees que realmente se refieren o «sustancias puras»? b) ¿A qué piensas que se refiere lo palabra «pura» o «puro» de los frases anteriores? 17. Indica en uno tabla el origen y los usos de los siguientes materiales: lana, algodón,

plástico, vidrio, gasolina y papel.

Material Origen Usos

18. Identifica como mezcla heterogénea, sustancia pura (simple o compuesta) o disolu-ción,

cada una de las materias:

a) Hierro: aspecto uniforme; no se descompone en otras sustancias por procedimientos

físicos.

b) Corcho: aspecto no uniforme; se aprecian partes diferentes o simple visto. c) Café: aspecto uniforme; al calentarlo, parte del líquido se evapora y aparece un poso co-

loreado.

d) Azúcar: aspecto uniforme; no se descompone en otras sustancias por procedimientos

físicos.

24

Es de tu competencia

La comunicación lingüística

La Química puede ser muy beneficiosa

Nosotros no somos solo química sino también el resto del uni-

verso. De la química nadie se salva, se encuentra en casa, en

el trabajo, la escuela, la industria, el tiempo libre y la naturale-

za. Es por esta razón que es una ciencia que ha dominado y

seguirá dominando el mundo del siglo XXI.

La Química es beneficiosa, gracias a ella sectores económi-cos,

como la agricultura, la industria farmacéutica, la industria

automovilística, la textil, la alimentaria, la construcción, etc., incorporan sus adelantos e

innovaciones y pueden avanzar y progresar. Las aportaciones de la química constituyen uno

de los pilares del progreso de la humanidad e incluso, son mayores que otras ramas de la

ciencia. Especial relevancia adquiere en el área de la salud y en la prevención de en-

fermedades infecciosas. También contribuye a proporcionar alimento a muchas personas en

el mundo, a través de productos químicos que permiten proteger y conservar los ali-mentos

desde su elaboración hasta su consumo.

Amplia tu vocabulario

Busca en el diccionario o en alguna enciclopedia el significado de los siguientes términos

que aparecen en el texto:

> Agricultura. > Industria farmacéutica. > Pilares. > Infecciosa.

Extrae las ideas principales

Resume el contenido de la lectura en un párrafo de no más de diez líneas.

Ayúdate de un pequeño esquema para anotar las ideas principales.

25

Comprueba tu comprensión lectora

> La industria farmacéutica fabrica medicinas, ¿de qué es-tán

hechas las medicinas?

> Los alimentos no se fabrican, pero en la industria alimenta-

ria ¿en qué interviene la Química? ¿y en la industria textil?

¿Comprendes ahora, por qué se puede afirmar que la Quími-

ca es la ciencia que domina el mundo?

Expresa tu opinión

> ¿Sabías que la Química contribuye a dar alimento a casi 6000 millones de personas en el

mundo? ¿Puedes poner algún ejemplo de la contribución de la Química a la alimenta-ción?

Es de tu competencia

El tratamiento digital de la información

Los peligros de algunos productos químicos

Los productos químicos no solo están en los laboratorios,

puedes encontrarlos en algunas tiendas y hasta en tu ca-sa.

En nuestra vida diaria, tanto en el trabajo como en el hogar,

estamos en contacto con productos que por sus ca-

racterísticas químicas pueden resultar peligrosos.

Investiga

Con ayuda de internet y de las fuentes bibliográficas a tu alcance, debes recopilar informa-

ción sobre el tema propuesto. Para ello te servirán las cuestiones:

> Indica un producto de limpieza que sea peligroso si se ingiere o se toca. > Indica otro producto que haya en tu casa que sea contaminante. > ¿Qué quieren decir las etiquetas de los dibujos? > Qué medidas debes tomar en tu casa para que los diferentes materiales de deshecho no

contaminen el medio ambiente y puedan volver a ser utilizados?

26

Utiliza la guía de búsqueda

Localiza la información en internet a través de los buscadores introduciendo los términos

adecuados. Prueba, por ejemplo, con los que te indicamos:

> Ácido. > Tóxico. > Inflamable. > Contaminante. > Alcalino. > Dióxido de carbono. > Lejía.

Organiza la información

Recoge la información en una ficha en la que aparezcan:

> La respuesta a las cuestiones investigadas. > Los sitios web, libros, prensa, etc., consultados. No olvides anotar las fechas de actuali-

zación o publicación y los autores, si se conocen.

Elabora un trabajo

Basándote en la información anterior, realiza un trabajo, individual o en grupo, de acuerdo

con las indicaciones de tu profesor o profesora, utilizando un procesador de textos.

Este trabajo debe incluir:

> Un índice. > Un párrafo de unas diez líneas presentando el tema. > La respuesta a las cuestiones anteriores redactadas con brevedad. > Tu valoración personal y las fuentes de información que has utilizado.

27

Prepara una puesta en común

Por seguridad, infórmate leyendo las etiquetas

No toques ni pruebes ningún producto, lee siempre la etiqueta que deben llevar los enva-ses,

la cual te dará la información necesaria para su uso, las recomendaciones para su al-

macenamiento y también en casos de accidentes domésticos.

Para terminar

1. ¿Dónde está el impostor?

En cada grupo de palabras, una de ellas

no tiene nada que ver con las de-más.

Explica cuál es la causa por la que no

se pueden incluir en el grupo.

2. ¡No caigas en la trampa!

¿Sabrías decir si lo que expresan las siguientes frases es verdadero o falso?

1 Los componentes de una disolución se pueden separar por filtración.

2 En la destilación se produce una vaporización seguida de una condensación.

3 Las partículas de una disolución se pueden ver con ayuda de una lupa ..

28

4 Las partículas de un gas se mueven a mayor velocidad que las de un líquido, y estas lo

hacen a mayor velocidad que las de un sólido.

5 Los plásticos y las fibras sintéticas son materiales que utiliza el ser humano desde la an-

tigüedad para fabricar utensilios.

3. Qué falta?

¿Crees que podrás encontrar el elemento que

le falta a este dibujo?

¿Por qué es necesario?

¿Qué función desempeña?

4. ¿Lo reconoces?

Este es el detalle ampliado de un dibujo. ¿Sabes de qué se trata? ¿En qué casos se usa

esta técnica?

29

CIENCIA VIVA: CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

La materia la podemos encontrar en la naturaleza en

forma de sustancias puras y de mezclas.

* Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y

composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en

dos grandes grupos: Elementos y Compuestos.

- Elementos: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustan-

cias puras más sencillas por ningún procedimiento. Ejemplo: Todos los elementos de la ta-

bla periódica: Oxígeno, hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc. Se representan mediante su

símbolo químico y se conocen 115 en la actualidad. - Compuestos: Son sustancias puras que es-

tán constituidas por 2 o más elementos combinados en

proporciones fijas. Los compuestos se pueden

descomponer mediante procedimientos químicos en

los elementos que los constituyen. Ejemplo: Agua, de

fórmula H2O, está constituida por los elementos

hidrógeno (H) y oxígeno (O) y se puede descompo-ner

en ellos mediante la acción de una corriente eléc-trica

(electrólisis). Los compuestos se representan

mediante fórmulas químicas en las que se especifi-

can los elementos que forman el compuesto y el nú-

mero de átomos de cada uno de ellos que compone la

molécula. Ejemplo: En el agua hay 2 átomos del

elemento hidrógeno y 1 átomo del elemento oxígeno

formando la molécula H2O.

Galería 1.10 MOLÉCULAS

Molécula de agua (H2O), formada por

2 átomos de hidrógeno (blancos) y 1

átomo de oxígeno (rojo)

30

Cuando una sustancia pura está formada por un solo tipo

de elemento, se dice que es una sustancia simple. Esto ocurre

cuando la molécula contiene varios átomos pero todos son del

mismo elemento. Ejemplo: Oxígeno gaseoso (O2), ozono (O3),

etc. Están constituidas sus moléculas por varios átomos del

elemento oxígeno.

* Las mezclas se encuentran formadas por 2 o más sus-

tancias puras. Su composición es variable. Se distinguen

dos grandes grupos: Mezclas homogéneas y Mezclas he-

terogéneas.

- Mezclas homogéneas: También llamadas Disolucio -

nes. Son mezclas en las que no se pueden distinguir sus

componentes a simple vista. Ejemplo: Disolución de sal

en agua, el aire, una aleación de oro y cobre, etc.

- Mezclas heterogéneas: Son mezclas en las que se pueden distinguir a los compo -

nentes a simple vista. Ejemplo: Agua con aceite, granito, arena en agua, etc.

31

ACTIVIDADES

1. ¿Qué técnica se utiliza para obtener sal en las salinas? ¿En qué proceso físico se basa?

2.- ¿Qué técnica utilizarías para separar una mezcla de dos líquidos que tienen distinto

punto de ebullición? ¿Qué procesos físicos intervienen?

3.- Si quieres separar dos líquidos insolubles entre sí, ¿qué técnica utilizarías?

4.- ¿Qué técnica utilizarías para separar una mezcla de sal, agua y alcohol?

5.- ¿Cómo separarías una mezcla de azufre, sal y limaduras de hierro? (El azufre es insolu-

ble en agua).

6.- ¿Cuántos g/L hay en una disolución que contiene

en 4 litros de agua ½ Kg. de sal?

7.- En un matraz aforado de 2 litros se han añadido 4

gramos de sal y se ha rellenado con agua. ¿Cuál es

su concentración en g/l?

8.- Una disolución de sulfato de cobre se deja olvida-

da en el laboratorio y se evapora el agua. Si hay 250ml

de disolución y la concentración de la misma es de 5g/l,

cuánto sulfato de cobre queda en el reci-piente donde

se encontraba la disolución.

9.- Indica el método más adecuado

para separar los componentes de

las siguientes mezclas

Pregunta 1 de 5

Sal y polvo de mármol

A. Decantación

B. Filtración

C. Destilación

D. Con un imán

E. Disolución, filtra-

ción y evaporación

Comprobar

respuesta

32

SUSTANCIAS PURAS

1.- Los elementos pueden ser metales y no metales. Nombra las características principa-les

de cada uno de ellos.

2.- ¿Es lo mismo mezcla que compuesto? ¿Qué proceso "Físico o Químico" utilizarías pa-ra

saber si una sustancia es un elemento o un compuesto? Razona tu respuesta

3.- ¿Qué es un procedimiento químico o una reacción química?

4.- La combustión del papel es una reacción química. ¿Sabrías explicar por qué cuando se

quema un trozo de papel las cenizas que se obtienen pesan mucho menos que el pa-pel

original?

5.- ¿Cómo averiguarías si una muestra de una sustancia líquida transparente de aspecto

homogéneo es una sustancia pura o una disolución?

6.- Indica cuáles de los siguientes

procesos son físicos o químicos:

Pregunta 1 de 6

Hervir agua

A. Físico

B. Químico

Comprobar

respuesta

33