Todo lo que podemos ver y tocar es materia

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Instituto Cultural Ciudad Kennedy
“Pensamiento, Comunicación y emprendimiento; ejes fundamentales para el desarrollo integral y social”
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MÓDULO No. 1
PERÍODO 2
GRADO: NOVENO
ÁREA: CIENCIAS NATURALES
ASIGNATURA: QUIMICA
DOCENTE ESPERANZA CHIQUIZA
NOMBRE DEL ESTUDIANTE: _____________________________________________
ESTÁNDARES
Identifico condiciones de
cambio y de equilibrio en los
seres vivos y en los
ecosistemas.
EJES TEMATICOS
Definición de materia
Notación científica
Establezco relaciones entre las Clases de materia,
características macroscópicas y Estados de la materia,
microscópicas de la materia y
las propiedades físicas y
Propiedades y
químicas de las sustancias que
cambios físicos y
la constituyen.
químicos,
Evalúo el potencial de los
recursos naturales, la forma
como se han utilizado en
desarrollos tecnológicos y las
consecuencias de la acción del
ser humano sobre ellos.
INDICADORES DE
DESEMPEÑO
EVIDENCIAS
Describe el comportamiento,
propiedades, transformaciones e
intercambios energéticos de la materia.
 Cuaderno
Interpreta la notación científica
argumentando la importancia de la
medición en los procesos científicos.
 talleres
 Interpretación de videos
 Interpretación de filminas
 Laboratorios
 Consultas en biblioteca
Demuestra una actitud positiva hacia el
 carteleras
conocimiento, cumpliendo oportunamente
 Elaboración de mapas
con sus compromisos académicos.
conceptuales
Analiza, interpreta y comprende
 Trabajos individuales y en
información científica, argumentando su
grupo
importancia para la explicación de

Exposición de temas libres
principios y generalidades de química.
por parte de los alumnos,
relacionados con los
temas en estudio
LA MATERIA QUE NOS RODEA
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 podemos percibir por nuestros sentidos.
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 preguntarnos si está formado por átomos y moléculas.
1.- ¿QUÉ ES MATERIA?
Todo lo que podemos ver y tocar es materia. También son materia cosas que no podemos ver, como el aire.
Observamos que la materia ocupa una cierta porción de espacio que llamamos volumen. En el caso del aire esto no
es evidente, pero la siguiente experiencia nos ayudará a comprobarlo.
Esta es una propiedad general de la materia: la materia ocupa volumen.
Otra propiedad esencial es que la materia tiene masa, lo que comprobamos
cada
vez
que
pesamos
distintos
objetos
con
una
balanza.
No sólo lo que está a nuestro alcance es materia. También es materia lo que
constituye los planetas, el Sol y las demás las estrellas, las galaxias... Y a escala
microscópica, son también materia las células, los virus, el ADN...
Podemos decir que es materia todo lo que ocupa volumen y tiene masa. La
materia forma todos los cuerpos del universo.
2.-
CUERPOS
Y
SISTEMAS
MATERIALES
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
1
por la noche. Son cuerpos. Un cuerpo es una porción de materia con una forma y unos límites perfectamente
definidos.
Otras cosas, por lo 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 límites precisos y, por tanto, no son cuerpos.
Pero aunque no podamos definir unos límites precisos, siempre podemos aislar un trozo o una porción. El agua del
vaso o el aire que contiene una habitación, aunque no son cuerpos, si son trozos de materia que se llaman sistemas
materiales. Un sistema material es una porción de materia.
Aunque un cuerpo siempre será un sistema material, un sistema material no siempre será un cuerpo, e incluso puede
estar formado por varios cuerpos. Por eso, el contenido de un aula, pupitres, perchas, alumnos, aire, libros... es un
sistema material que contiene cosas que son cuerpos (mesas, sillas) y otras
que no lo son (aire).
3.- LA MATERIA: ELEMENTOS Y COMPUESTOS
No toda la materia es idéntica y, a simple vista, podemos ver como el pupitre
tiene patas de metal, rematadas en plástico y una base de madera que se fija
a las patas mediante tornillos metálicos.
Llamamos sustancia a cada una de las distintas formas de materia.
La materia que nos rodea forma cuerpos o sistemas materiales formados por
una o varias sustancias. Así, el agua que contiene el vaso en el que bebes no es
sólo agua, contiene también otras muchas sustancias, aunque no puedas verlas.
Por el contrario, en el lápiz que usas para escribir puedes percibir fácilmente la
madera y el grafito, las dos sustancias que lo forman.
4.- LA MASA
La masa es una propiedad general de la materia, es decir, cualquier cosa constituida por
materia debe tener masa.
Además es la propiedad de la materia que nos permite determinar la cantidad de materia
que posee un cuerpo. La mesa tiene más masa que la silla en la que te sientas porque
tiene más materia, el lápiz contiene menos materia que la libreta y, por tanto, tiene menos
masa.
Aunque no es lo mismo, el peso y la masa son proporcionales, de forma que al medir uno
se puede conocer la otra y, de hecho, en el lenguaje corriente, ambos conceptos se
confunden.
No debemos confundir masa con peso. Mientras que la masa de un cuerpo no varía, sin importar el lugar en el que
esté, el peso es la fuerza con la que la Tierra atrae a ese cuerpo, fuerza que varía de un sitio a otro, sobre todo con la
altura, de forma que al subir una montaña, mientras que nuestra masa no varía, nuestro peso va siendo cada vez
menor. En un mismo lugar, el peso y la masa son proporcionales, de forma que si un cuerpo pesa el doble que otro,
tendrá el doble de masa.
La masa puede medirse en muchas unidades, lo que depende no sólo de la nación, sino de la profesión. Así, los
joyeros miden la masa de las piedras preciosas en quilates, los ingleses miden la masa en libras, etc. En el Sistema
Internacional (SI), que es usado por los científicos y técnicos de todo el mundo y en la mayoría de los países, la masa
se mide en kilogramos, aunque también es muy empleado el gramo.
Dependiendo de la masa a medir se emplean, en lugar del kilogramo o el gramo, alguno de sus múltiplos, de forma
que los números obtenidos sea más fáciles de usar. Los múltiplos y submúltiplos del kilogramo y del gramo son los
indicados en la siguiente tabla:
Nombre
Tonelada
kilogramo
hectogramo
decagramo
gramo
decigramo
centigramo
miligramo
Abreviatura
Tm
kg
hg
dag
g
dg
cg
mg
Equivalente en kilogramos
1000 kg
1 kg
0.1 kg
0.01 kg
0.001 kg
0.0001 kg
0.00001 kg
0.000001 kg
Equivalente en gramos
1000000 g
1000 g
100 g
10 g
1g
0.1 g
0.01 g
0.001 g
2
Para medir la masa de un cuerpo se emplea la balanza. Existen muchos tipos de balanzas: electrónicas, de platillos,
romanas, etc. con las que se pueden conseguir distintas precisiones en la medida de la masa. Las más exactas se
denominan analíticas, y suelen estar encerradas en una urna de vidrio para que no las afecten las corrientes de aire.
Antes de su uso, es preciso calibrarlas, conseguir que si no tienen ningún cuerpo que pesar, marquen cero.
ACTIVIDADES
1. Expresa en miligramos 5.4 kg.
2. ¿Cuántas toneladas son 12300000 g?
3. Completa la siguiente tabla, sustituyendo la x por el número correspondiente:
kilogramos
miligramos
x
1000
x
12000000
0.000012
x
0.000009
x
4. Si en un determinado lugar, el peso de un cuerpo es la mitad de otro, ¿cómo será su masa?
5. Si una mesa y una silla tienen la misma masa, ¿estarán hechas con el mismo material?
5.- EL VOLUMEN
Todos los objetos tienen tres dimensiones: largo, ancho y alto, y ocupan un lugar en el espacio (volumen).
Podemos medir la longitud entre las distintas partes del propio cuerpo y las distancias entre los diferentes cuerpos.
El volumen de un cuerpo de forma geométrica regular se puede calcular utilizando las expresiones geométricas que
permiten calcular el volumen a partir de sus dimensiones. Por ejemplo,
3
Volumen
de
un
cubo

a

2
Volumen
de
un
cilindro


r

h
Cuando un sólido no tiene una forma geométrica que permita determinar por cálculo su volumen, se mide
directamente. El procedimiento lo descubrió Arquímedes, un sabio griego del siglo III antes de Cristo. En un
recipiente graduado vertemos un líquido y, a continuación, introducimos en él el sólido cuyo volumen deseamos
conocer. El aumento de nivel del líquido nos permitirá, por sustracción, determinar el volumen del sólido.
Normalmente el líquido empleado será agua, pero si el sólido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azúcar)
usaremos otro líquido que no disuelva al sólido.
Para medir el volumen de un líquido se emplean diversos recipientes graduados en los que se introduce el líquido
cuyo volumen se desea conocer: probetas, buretas, matraces aforados, etc. dependiendo de la exactitud con la que
deseemos conocer dicho volumen. El más fácil de emplear es la probeta, un tubo cilíndrico graduado, de forma que,
al introducir el líquido en ella, su propia altura nos indica el volumen que contiene, leída directamente en la escala de
la probeta.
3
Con mayor precisión, para obtener un volumen determinado de un líquido se emplean matraces aforados, matraces
que tienen un cuello largo con una señal. Cuando el líquido alcanza el nivel de la señal, su volumen es el indicado por
el fabricante del matraz.
El volumen puede medirse en muchas unidades, sobre todo
dependiendo de la nación o la comarca en la que se vive. En el
Sistema Internacional (SI), que es usado por los científicos y
técnicos de todo el mundo y en la mayoría de los países, el
volumen se mide en metros cúbicos (m 3), aunque también es
muy empleado el litro, sobre todo para medir capacidades.
La capacidad es el volumen de un cuerpo que tiene cabida en
el hueco existente en otro cuerpo. Volumen, por otro lado, es la
cantidad de espacio ocupado por cualquier cuerpo. De hecho,
conocida la capacidad de un cuerpo, se determina el volumen de
la sustancia que contiene. De esta forma, tanto capacidad como
volumen se miden en las mismas unidades, aunque se suele
emplear el metro cúbico para medir volúmenes y el litro para
medir capacidades, aunque no es obligatorio.
Dependiendo del volumen a medir se emplean, en lugar del metro cúbico o el litro, alguno de sus múltiplos, de forma
que los números obtenidos sea más fáciles de usar. Los múltiplos y submúltiplos son los indicados en la siguiente
tabla (nótese que decímetro cúbico equivale a litro y centímetro cúbico a mililitro):
Nombre
Hectómetro cúbico
metro cúbico
Hectolitro
decímetro cúbico
centímetro cúbico
decilitro
centilitro
mililitro
Abreviatura
hm3
m3
hl
dm3
c.c. o cm3
dl
cl
ml
Equivalencia en m3
1000000 m3
1 m3
0.1 m3
0.001 m3
0.000001 m3
0.0001 m3
0.00001 m3
0.000001 m3
Equivalencia en l
1000000000 l
1000 l
100 l
1l
0.001 l
0.1 l
0.01 l
0.001 l
ACTIVIDADES
1. Una caja de zapatos mide 30 cm de largo, 12 cm de ancho y 10 cm de alto. ¿Cuál es el volumen de la caja?
Exprésalo en c.c. y en l.
2. Sabiendo que un litro de agua tiene una masa de 1.000 gramos, ¿cuántos kilogramos de agua habrá en una
presa que contiene 26.5 hectómetros cúbicos de agua?
3. ¿Cómo medirías el volumen de una piedra de sal gema? Recuerda que la sal se disuelve en el agua.
4. Para preparar un café, es necesario moler los granos de café: ¿Disminuirá el volumen de los granos de café
tras ser molidos?
5. Completa la siguiente tabla, sustituyendo la x por el número correspondiente:
litros
c.c.
m3
0.01
10
x
x
12000000
12
12
x
x
x
x
0.3
6.- DENSIDAD
Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes ocupan distintos volúmenes,
así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico
son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de
densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.
La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Es decir, se calcula
dividiendo la masa de un cuerpo entre su volumen.
masa
densidad

volumen
Como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m 3) la densidad se medirá en
kilogramos por metro cúbico (kg/m 3). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es
4
demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0'001
m3), la densidad será de 1000 kg/m 3.
La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían
usando siempre números relativamente grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por
centímetro cúbico (g/cm3), de esta forma la densidad del agua será 1 g/cm 3.
Aún existe otra unidad para medir la densidad: el gramo por litro (g/l). Se emplea sobre todo al medir la densidad de
los gases, que son muy livianos y tienen densidades muy pequeñas.
En el S. I. la densidad se expresa en kg/m 3, para expresarla en g/cm 3, deberíamos pasar los kg a g (multiplicando por
1000) y los m 3 a cm3, dividiendo entre 1000000, ya que 1 m 3 equivale a 1000000 cm3. Multiplicar por 1000 y dividir
por 1000000, simplificando, equivale a dividir por 1000:
Así, pasar de kg/m3 a g/cm3 equivale a dividir entre mil.
A la inversa, pasar de g/cm3 a kg/m3 será multiplicar por 1000.
La conversión de kg/m 3 a g/l es aún más inmediata. Puesto que un litro equivale a un decímetro cúbico, para la
conversión, multiplicaremos por 1000 (el paso de kilogramo a gramo) y dividiremos por 1000 (el paso de metro cúbico
a decímetro cúbico). Como multiplicamos y dividimos ente 1000, es como si no se realizara operación aritmética
alguna: kg/m3 y g/l son completamente equivalentes y no hay que realizar operación alguna para interconvertirlas.
La densidad es el cociente entre la masa y el volumen de un cuerpo, así que para
determinarla bastará con medir la masa y el volumen y, a continuación, dividir ambos
resultados.
En primer lugar usaremos la balanza para determinar la masa del sólido y, una vez
determinada ésta, pasaremos a medir su volumen.
Si se trata de un sólido regular midiendo sus dimensiones y calculando después,
matemáticamente, el volumen. Si el sólido es irregular o no conocemos la fórmula
matemática para calcular el volumen, se determina su volumen por inmersión en un
líquido.
ACTIVIDADES
1. Un cubo de aluminio de 15 cm de lado tiene una masa de 8.775 kg. ¿Cuál es la densidad del aluminio?
Exprésala en kg/m3 y g/c.c.
2. Medio litro de éter tiene una masa de 350 gramos. Calcula su densidad.
3. La densidad del alcohol es de 790 kg/m 3, calcula el volumen que ocupan 3 kg del mismo.
4. La densidad del corcho es de 240 kg/m 3. Calcula la masa de una bola de corcho de 0,1 m 3 de volumen.
5. Una bolsa contiene 5 kg de hielo. Sabiendo que la densidad del hielo es de 910 kg/m 3, calcula el volumen
que ocupará dicha bolsa.
6. Pasa a litros las siguientes unidades:
a) 15 m3
b) 8 dm3
c) 7 mm3
d) 0.30 cm3
3
3
3
e) 4 km
f) 12 dam
g) 25 hm
h) 10 dm3
3
7. Convierte en kg/l las siguientes cantidades: a) 12 kg/m ; b) 7kg/dm3; c) 100 kg/mm3; d) 1kg/m3.
8. Ordena de mayor a menor los volúmenes siguientes:
a) 15 l;
b) 30 ml; c) 0.0002 m 3; d) 1000 cm3; f) 60 cl
9. El radio de la Tierra mide 6.38*106 m y su masa 5.98*1024 kg. ¿Cuál es su densidad?
10. ¿Para qué tipo de sustancias es conveniente usar como medida de la densidad el kg/m 3?
11. La mayoría de los grandes barcos se construyen con acero pese a lo cual flotan en el mar. ¿Cómo es
posible?
12. Completa la siguiente tabla, sustituyendo la x por el número correspondiente:
Densidad en kg/m3 Densidad en g/c.c. Masa en kg Volumen en c.c. Volumen en m3
1200
x
5
x
x
x
x
2.5
x
0.005
x
2.6
x
300
x
x
x
0.136
10
x
7.- TEMPERATURA
5
Aunque de forma subjetiva, podemos definir la temperatura como aquella propiedad de los cuerpos que nos permite
determinar su grado de calor o frío, pero teniendo presente que calor y temperatura son cosas distintas. El calor es lo
que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. A temperaturas altas,
las moléculas se mueven con mayor energía. El calor es energía, la temperatura es la medida de esa energía. Un
vaso y un cubo de agua que tengan la misma temperatura, en el caso del cubo habrá más calor acumulado.
Sin embargo nuestros sentidos nos pueden engañar respecto a la temperatura de los cuerpos. Así, al tocar el metal y
la madera de un pupitre sentimos aquél frío y a ésta cálida, pero sabemos que ambos deben estar a igual
temperatura, porque al poner dos cuerpos en contacto, al cabo de un tiempo igualan sus temperaturas. Así, podemos
definir la temperatura como la propiedad de los cuerpos que, al pasar un tiempo en contacto, es igual en ellos.
Todos los cuerpos están formados por átomos y moléculas y dichos átomos y moléculas están en constante
movimiento, bien desplazándose (en los líquidos y gases) bien vibrando (en los sólidos). Puesto que se mueven,
estas moléculas están dotadas de una velocidad. La temperatura de un cuerpo está relacionada con la velocidad de
las moléculas que la forman y, así, cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la velocidad de sus moléculas.
Para medir la temperatura se han desarrollado varias escalas termométricas. La más empleada en la Europa
continental y Latinoamérica es la escala centígrada o Celsius, inventada por
el astrónomo sueco Anders Celsius. En esta escala, el agua se congela a 0ºC
y entra en ebullición a 100ºC.
En los países anglosajones, Gran Bretaña y EE.UU. sobre todo, se emplea
otra escala de temperaturas, la debida al físico alemán Daniel Fahrenheit y
que, en su honor, recibe el nombre de escala Fahrenheit. En la escala
Fahrenheit el agua se congela a 32ºF y hierve a 212ºF, por lo que el agua
líquida existiría en un intervalo de 180ºF y no de 100, como ocurre en las
escalas centígradas y Kelvin.
Al estudiarse la temperaturas, se observó se descubrió que no podía nunca
ser menor de -273ºC, ésta es la temperatura más baja que nunca podría
existir. El físico inglés William Thomson, Lord Kelvin, propuso una nueva escala de temperaturas, cuyo origen
estuviera en -273ºC, de esta forma no habría nunca temperaturas negativas, de ahí que reciba el nombre de escala
absoluta.
Esta escala también se llama Kelvin en honor a su creador (pero la temperatura no se mide en grados Kelvin, sino en
Kelvin) y es la empleada por los científicos y técnicos del mundo. En ella, el agua congela a 273 K y hierve a 373 K,
es decir, el agua líquida abarca un intervalo de temperaturas de 100 K, lo que quiere decir que, en cuanto a intervalo
de temperaturas, 1 K es lo mismo que 1ºC.
La escala Kelvin o absoluta es la misma escala centígrada pero desplazada -273º. Así que para
pasar de la escala centígrada a la escala Kelvin, bastará con sumar 273 a la temperatura
obtenida en la escala Celsius.
Y para pasar a la escala Celsius a partir de la escala Kelvin sólo tendremos que restar a ésta
273.
El paso de la escala centígrada a Fahrenheit y viceversa es más complicado. En primer lugar
0ºC equivalen a 32ºF, así que a la temperatura en la escala Fahrenheit tendremos, primero, que
restarle 32. Pero además, un intervalo de 100ºC es igual que 180ºF. Así, podemos escribir:
ó
oF
=
oC
x 9/5 + 32
Para pasar de una escala a otra en la ecuación anterior sustituiremos la temperatura conocida y calcularemos la que
no conozcamos.
La medida de la temperatura se realiza mediante termómetros. Estos llevan un indicador y una escala, se ponen en
contacto con el cuerpo cuya temperatura se desea conocer y, tras unos instantes, se mira la escala.
El termómetro más habitual es el de mercurio (por ejemplo los termómetros clínicos son de mercurio) que consisten
en un tubo delgado que contiene el metal. Al calentarse o enfriarse, el mercurio se dilata o se contrae ascendiendo o
descendiendo por el tubo. El nivel que alcance indica la temperatura deseada.
ACTIVIDADES
1. Consideramos que una persona tiene fiebre cuando su temperatura corporal es de 37 ºC. ¿Cuánto marcará,
como mínimo, un termómetro Fahrenheit cuando una persona tiene fiebre?
2. Al ver las noticias del tiempo en la CNN, decían que en Nueva York la temperatura era de 77 ºF. ¿Hacía
demasiado calor en Nueva York?
3. ¿Qué diferencia de temperatura es mayor, 1 K ó 1 ºC?
4. ¿Habrá alguna temperatura en la que marquen lo mismo un termómetro graduado en la escala Celsius y otro
graduado en la escala Fahrenheit?
6
5. ¿Habrá alguna temperatura en la que marquen lo mismo un termómetro graduado en la escala Kelvin y otro
graduado en la escala Fahrenheit?
8.- ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA
La materia puede aparecer en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. El agua se encuentra en la
naturaleza en los tres estados.
Estado
Sólido
Propiedades
Masa, volumen y forma constantes
pueden fluir
Líquido
Masa y volumen constantes
Forma
variable
Pueden fluir
Masa constante
Volumen y
forma variables
Pueden fluir
Gaseoso
No
Ejemplos
Hielo, carbón, hierro…
Agua, aceite, gasolina…
Vapor de agua, dióxido de
carbono, gas natural…
La forma de los sólidos es también invariable, porque sus partículas están perfectamente ordenadas ocupando
posiciones fijas en estructuras tridimensionales repetitivas llamadas cristales. Las partículas no están quietas en sus
posiciones sino que vibran sin cesar, tanto más intensamente cuanto mayor es la temperatura. Si ésta llega a ser lo
suficientemente alta (temperatura de fusión) las partículas pierden sus posiciones fijas y, aunque siguen muy juntas,
desaparece la estructura cristalina, exclusiva de los sólidos, para transformarse en líquidos.
Según sean las condiciones, los copos de nieve pueden adoptar formas como las siguientes:
La forma de los líquidos es variable (adoptan la forma que tiene el recipiente) porque, por encima de la temperatura
de fusión, las partículas no pueden mantener las posiciones fijas que tienen en estado sólido y se mueven
desordenadamente.
Sin el efecto de la gravedad, la forma natural de los líquidos es la esférica (la gota). Si un astronauta, en una estación
orbitando la Tierra, lanza un vaso de agua, ésta adopta la forma de grandes gotas suspendidas en el aire.
El volumen de los líquidos es prácticamente invariable, porque las partículas, aunque no forman una estructura fija
como en el caso de los sólidos, se mantienen, como en ellos, relativamente juntas.
Los líquidos pueden fluir, ya que sus partículas, al tener libertad y no ocupar posiciones fijas, pueden desplazarse
por los huecos que aparecen entre ellas, permitiendo el movimiento de toda la masa líquida.
Los gases se difunden hasta ocupar todo el recipiente que los contiene porque, a diferencia de los sólidos y líquidos,
tienen sus partículas muy separadas moviéndose caóticamente en todas direcciones. El movimiento de cada
partícula no se verá perturbado mientras no choque con otra partícula o con las paredes del recipiente. Por esta
razón, los gases acaban ocupando todo el volumen del recipiente. Los innumerables choques pueden ejercer un
empuje tan grande sobre las paredes que éstas pueden llegar a romperse.
La forma de los gases es variable, adoptan la de cualquier recipiente que los contenga.
El volumen de los gases es fácilmente modificable porque se los puede comprimir y expandir.
Presionando un gas se disminuye la separación entre sus partículas, cosa que no puede ocurrir en los estados sólido
y líquido.
Los gases pueden fluir, por la misma razón que en el caso de los líquidos. Los líquidos y los gases reciben por ello el
nombre genérico de fluidos.
9.- CAMBIOS DE ESTADO
Si calentamos agua, rápidamente empieza a humear y, tras un rato, entra en ebullición, con lo que deja de
encontrarse líquida y se convierte en un gas, el vapor de agua. Otro tanto ocurre si la introducimos en el congelador y
la enfriamos, poco a poco pasa a convertirse en hielo y pasa del estado líquido al sólido. En general, que una
sustancia se encuentre en estado sólido, líquido o gaseoso depende de su temperatura.
Pero aunque el cambio de un estado a otro no se produce de forma súbita, sino gradualmente, poco a poco, durante
un intervalo de tiempo mensurable, mientras ocurre esta transformación, la temperatura no cambia, sino que
permanece constante sin variar. Esto ocurre siempre que se trate de sustancias puras. Sin embargo, si se hierve
agua de mar, la temperatura aumenta mientras dura la ebullición, ya que se trata de una mezcla de varias sustancias.
7
En ningún cambio de estado cambia la estructura interna de las moléculas: el hielo y el vapor son la misma sustancia
que el agua líquida. Lo que cambia es la intensidad con que las moléculas se atraen y la forma en que se agrupan.
Las moléculas de agua tienen la misma forma y los mismos átomos en los tres estados.
9.1.- FUSIÓN Y SOLIDIFICACIÓN
Si sacas unos cubitos de hielo del congelador y los colocas en un vaso con un termómetro verás que toman calor del
aire de la cocina y aumentan su temperatura. En un principio su temperatura estará cercana a -20 ºC (depende del
tipo de congelador) y ascenderá rápidamente hasta 0 ºC, se empezará a formar agua líquida y la temperatura que
permanecerá constante hasta que todo el hielo desaparezca.
Otro tanto ocurre si enfriamos agua, la temperatura de ésta disminuirá hasta llegar a 0 ºC, pero una vez ahí,
empezará a formarse hielo y la temperatura no cambiará hasta que toda el agua se haya solidificado.
Se produce un cambio de estado, el agua pasa del estado sólido (hielo) al estado líquido (agua) o viceversa y todo el
calor se invierte en ese cambio de estado, no variando la temperatura, que recibe el nombre de punto de fusión. Se
trata de una temperatura característica de cada sustancia, así el punto de fusión del agua es de 0 ºC, el alcohol funde
a -117 ºC y el hierro a 1539 ºC y puede emplearse para identificar distintas sustancias.
El cambio de estado de sólido a líquido recibe el nombre de fusión. Mientras dura la fusión, el calor que se suministra
no eleva la temperatura por encima de 0 ºC, sino que se emplea en ir "aflojando" más y más moléculas hasta que
todo el hielo pasa al estado líquido. El cambio de líquido a sólido se llama solidificación.
En estado sólido las moléculas vibran ligeramente respecto a sus posiciones. Dentro de ellas los electrones y demás
partículas también se agitan.
Por regla general, en los sólidos las partículas (átomos o moléculas) están más juntas que en los líquidos. Por eso, la
densidad de una sustancia en estado sólido es mayor que en estado líquido. Pero el agua es una excepción y por
eso el hielo flota en el agua líquida
9.2.- EVAPORACIÓN Y PUNTO DE EBULLICIÓN
Si ponemos al fuego un recipiente con agua, como el fuego está a mayor temperatura que el agua, le cede calor y la
temperatura del agua va aumentando, lo que podemos comprobar si ponemos un termómetro en el agua. Cuando el
agua llega a 100 ºC, empieza a hervir, convirtiéndose en vapor de agua, y deja de aumentar su temperatura, pese a
que el fuego sigue suministrándole calor: al pasar de agua a vapor de agua todo el calor se usa en cambiar de líquido
a gas, sin variar la temperatura.
Otro tanto ocurre si enfriamos vapor de agua, la temperatura de éste disminuirá hasta llegar a 100 ºC, pero una vez
ahí, empezará a formarse agua y la temperatura no cambiará hasta que todo el vapor se haya licuado.
La temperatura a la que una sustancia cambia de líquido a gas, o a la inversa, se llama punto de ebullición y es una
propiedad característica de cada sustancia, así, el punto de ebullición del agua es de 100 ºC, el del alcohol de 78 ºC y
el hierro hierve a 2750 ºC.
Si seguimos dando calor al agua líquida así formada, su temperatura comienza de nuevo a aumentar, lo que se
traduce en movimientos (ahora de traslación) cada vez más rápidos de sus moléculas. Las más veloces podrán
escapar atravesando la superficie líquida y transformándose en gas. Este proceso, llamado evaporación, se
intensifica al aumentar la temperatura, pero cuando ésta llega a 100 ºC, toda la masa líquida comienza bruscamente
a transformarse en gas formando burbujas en el seno del agua líquida. Estas burbujas ascienden y se desprenden a
8
la atmósfera: decimos que el agua hierve. El proceso se llama ebullición. La evaporación y la ebullición son dos
formas diferentes de producirse el cambio de estado de líquido a gas, que se llama vaporización.
La ropa se seca porque el agua que contiene se evapora, pero no hace falta que la prenda esté a 100º C.
En una olla al fuego el agua alcanza los 100º y entra en ebullición.
Este camino desde sólido a gas también puede recorrerse en sentido inverso. En este caso no sólo no es necesario
calentar, sino que por el contrario el sistema desprende la misma cantidad de calor que se le dio anteriormente. El
cambio de gas a líquido se llama condensación, y el de líquido a sólido, solidificación (en el caso del agua también se
llama congelación).
Por último, en algunas ocasiones se dan el cambio directo de sólido a gas, sublimación, y de gas a sólido,
sublimación regresiva
ACTIVIDADES
1. Cuando en enero llegas a clase a primera hora, ¿qué está a menor temperatura, el tablero de madera de tu
pupitre o sus patas metálicas?
2. Son verdaderas o falsas las siguientes proposiciones:
o El metal es más frío que el plástico.
o El agua hirviendo tiene más calor que el agua fría.
3. De tres sustancias se han encontrado los siguientes datos:
Sustancia Densidad (g/c.c.) Punto de fusión (ºC) Punto de ebullición (ºC)
A
0'90
110
500
B
0'90
95
450
C
1'10
95
500
¿Se trata de la misma sustancia? ¿Basta la medida de una propiedad característica para distinguirlas?
4. ¿Habrá alguna sustancia que no aumente de temperatura al ponerla al fuego?
5. ¿Será posible pasar calor desde una sustancia más fría a otra a mayor temperatura?
6. ¿Por qué se dice que la forma de los líquidos y de los gases es variable?
10.- EL EFECTO DE LA PRESIÓN
Las temperaturas de fusión y de ebullición de todas las sustancias varían
con la presión. Por ejemplo, si la presión es mayor que 1 atm., el hielo funde
a una temperatura menor. Por eso, cuando compres congelados nunca los
pongas debajo de objetos pesados, pues se descongelarán antes.
También el agua hierve a menos temperatura cuando la presión es menor
que la atmosférica. Si fueses a los Alpes y quisieras cocer un huevo en uno
de los picos en altos, no lo conseguirías, ya que a esa altura la presión es
muy baja y el agua comenzaría a hervir muy pronto, por lo que la
temperatura no sería suficientemente alta para cocer el huevo.
Temperaturas de fusión y ebullición de algunas sustancias a presión atmosférica
Sustancia
Temperatura de fusión (ºC)
Agua
Alcohol
Aluminio
Benceno
Butano
Cal viva
Cobre
Glicerina
Hierro
Mercurio
Oxígeno
Plata
Plomo
Propano
0
-114,4
659
5,5
-136
2580
1083
20
1539
-38,9
-218,4
960,8
327,5
-187
Temperatura de ebullición
(ºC)
100
78,4
1997
80,1
-0,5
2850
2582
290
3000
356
-183
2210
1750
-45
11. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA.
Sustancia es cada una de las diversas clases de materia que existen en la naturaleza, donde distinguimos:
I) Sustancias puras: Son aquellas que tienen unas propiedades características (temperatura, color, densidad,
sabor) que permiten diferenciarla de otras sustancias puras. Ej. El azúcar.
9
Se distinguen dos tipos de sustancias puras:
a) Compuestos: Se pueden descomponer en otras sustancias más sencillas por métodos químicos. El agua se
descompone en hidrógeno (H) y oxígeno (O). La sal en sodio (Na) y cloro (Cl).
b) Elementos: Son sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más sencillas. El H, O, Fe, son
elementos; en general los 115 elementos de la tabla periódica.
c) Sustancias simples: Están formadas por un solo tipo de elemento. Ej: O2, O3, etc…
II) Mezclas: Formadas por la unión de varias sustancias puras. Las sustancias que forman las mezclas
conservan sus propiedades y pueden separarse por métodos físicos, como veremos más adelante.
Se distinguen dos tipos de mezclas:
a) Mezclas heterogéneas: Se pueden ver a simple vista las sustancias que las componen. Además las
propiedades de estas mezclas varían de un punto a otro de las mismas. Ej: granito, agua con aceite.
b) Mezclas homogéneas o disoluciones: Tienen un aspecto uniforme. Sus propiedades son las mismas en
cualquiera de sus puntos. Ej: el aire, el agua de mar, el bronce.
En las disoluciones al componente más abundante se le denomina disolvente y a las demás sustancias que la
forman, se les llama solutos. En el caso del agua con azúcar, éste sería el soluto y el agua el disolvente.
La cantidad de soluto que hay en una disolución se mide mediante la concentración. Para expresar la
concentración suele indicarse la cantidad de soluto que está presente en una cierta cantidad de disolución, y se
expresa en:
 gramos por litro. Expresa los gramos de soluto contenidos en un litro de disolución. Se calcula:
Concentración = gramos de soluto/volumen de disolución en litros
 tanto por ciento en masa. Gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución.
% en peso = gramos de soluto/gramos de disolución x 100
 tanto por ciento en volumen. Expresa las unidades de volumen de soluto disuelto en 100 unidades
de volumen de disolución.
% en volumen = volumen de soluto/volumen de disolución x 100
Según la concentración, las disoluciones pueden ser: diluidas (poco soluto), concentradas (mucho soluto),
saturadas (la disolución no admite más soluto) o sobresaturadas (parte del soluto ya no se disuelve por sobrepasar
el nivel de saturación).
ACTIVIDADES:
1. Para preparar agua salada mezclamos 475 g de agua y 25 g de cloruro de sodio (NaCl).
¿Cuál será su concentración en tanto por ciento en peso? Sol:5%
2. En una botella de 500 ml se mezclan 75 g de azúcar y el resto se completa con agua. ¿Cuál
es la concentración en g/l de la mezcla azucarada? Sol: 150 g/l
3. Se quiere preparar 1 kg de una disolución de agua salada al 20%, ¿de qué cantidad de agua
y sal se debe partir? Sol.200 g soluto y 800 g de agua.
4. Se tiene una disolución de ácido sulfúrico que contiene 20 gramos de ácido y 100 gramos de
agua. Sabiendo que la densidad de la disolución es de 1.20 gr/ml. Halla: a) Masa de la
disolución. Sol: 120g
b) Volumen de la disolución. Sol: 0,1l
c) Concentración en g/l. Sol: 200g/l
5. Ordena las siguientes disoluciones de mayor a menor concentración en masa: a) 100 g de
sosa en 500 g de agua. B) 10 g de azúcar en 2 L de agua. C) 20 g de bicarbonato en 180
cm3 de agua. Sol: a>c>b
6. Una lata de refresco contiene 330 cm 3 de líquido. Si su concentración en azúcar es de 10 g/l,
¿qué cantidad de azúcar hay disuelta en el líquido contenido en el bote? Sol: 3,3g de azúcar.
7. Una cerveza tiene una concentración en alcohol del 5,5% en volumen. ¿Cuánto alcohol
contiene 1 L de cerveza? Sol: 55 ml de alcohol
8. Se mezclan hasta su total disolución 30 g de azúcar con la cantidad necesaria de agua hasta
formar 750 ml de disolución. ¿Cuál es su concentración en g/l? Sol:40g/l
9. Se toman 600 ml de disolución de cloruro de potasio, KCl, de 10 g/l y se calientan hasta que
su volumen final es de 150 ml. ¿Cuál será la nueva concentración de la disolución? Sol: 40
g/l
10. Qué cantidades de soluto y de disolvente son necesarias para preparar un cuarto de kilo de
una disolución de sal común en agua del 15%? Sol: 37,5 g soluto y 212,5 g disolvente
11. Qué significa que una bebida alcohólica tiene una graduación de 20 o?
12. El alcohol de farmacia tiene una concentración del 96% Vol. ¿Cómo prepararías 500 ml de
alcohol de farmacia? Sol:480 ml de alcohol
13. Se prepara una disolución mezclando 20 ml de alcohol (densidad = 0,8 g/cm 3) y 95 ml de
agua (densidad = 1g/cm 3). A) ¿Cuál es su porcentaje en masa? Sol: 14.4%
B) ¿Cuál es
su porcentaje en volumen? Sol: 17.39%
C) ¿Cuál es su concentración en gramos
por litro? Sol:139.4
11.1 SEPARACIÓN DE MEZCLAS HETEROGÉNEAS.
10





Filtración: Separa líquido de sólido insoluble (agua y arena). A través de materiales porosos como el
papel de filtro, algodón o arena se pueden separar sólidos suspendidos en agua.
Decantación: Separa líquidos no miscibles como agua y aceite. Se basa en la distinta densidad de dos
componentes, se deja que se separen en reposo hasta situarse el más denso abajo y el ligero arriba. De
esta manera puedo vaciar el contenido por arriba (si quiero coger el menos denso), o por debajo (si
quiero coger el más denso).
Separación magnética: Separar limaduras de hierro de otra cosa (limaduras de hierro con arena o
azufre)
Cribado: Separar arena de grava.
Sedimentación: Por el peso.
11.2 Separación de mezclas homogéneas:
La separación se basa en la diferente temperatura de ebullición del soluto y del disolvente.
 Destilación: Se calienta la mezcla, se evapora primero el elemento de menor punto o temperatura de
ebullición, cuyo vapor se recoge, se enfría, pasando de nuevo a líquido.

Cristalización: Para separar sólidos disueltos en líquidos (agua y sal). Cuánto más lenta sea la evaporación
mayor tamaño tendrán los cristales.
ACTIVIDADES:
1. De las siguientes mezclas señala si son heterogéneas u homogéneas: ensalada, agua mineral, paella, leche,
gaseosa, café, sopa de fideos, vino, agua con azúcar, gasolina, aceite con agua, granito, polvo de talco, leche, yeso
en polvo con fragmentos de yeso,
2. Indica qué métodos de separación utilizarías en cada una de las siguientes muestras.
a) Agua con sal.
b) Agua con arena.
c) Agua con aceite y mercurio.
d) Agua con alcohol.
e) sal común, azufre y limaduras de hierro
f) arena, limaduras de Fe y sulfato de hierro soluble en agua.
3. Explica la siguiente curva que representa la curva de calentamiento del hielo que está a -10 o C, que pasan a
vapor y alcanzan los 120 o C.
4. Se calienta lentamente cierta cantidad de potasio (K), inicialmente a 20 o C, durante cierto tiempo y se toman las
medidas de las Temperaturas cada minuto. Los datos se recogen en la siguiente tabla:
11
Tiempo (min)
Temperatura o C
0
20
2
40
3
50
4
60
5
63
6
63
7
63
8
63
9
70
a) Representa estos datos en una gráfica temperatura – tiempo.
b) ¿Es una sustancia pura?
Recuerda que en las sustancias puras las temperaturas de cambio de estado se mantienen constantes mientras este
se está produciendo.
5. La solubilidad del sulfato de hierro (II) a 20 o C es de 16 g de soluto en 100 g de agua. A) ¿Qué cantidad de sulfato
de hierro se puede disolver en 25º cm 3 de agua a 20 o C? B) ¿Qué cantidad de agua se necesita para disolver 100 g
de sulfato de fe a 20 o C?
Recuerda que la solubilidad de una sustancia es la máxima cantidad de esa sustancia que se puede disolver en 100
g o 100 cm3 de agua a una determinada temperatura. Es una propiedad de las sustancias puras. Sol: 40 g de sulfato
de hierro, 625 cm 3 de agua.
6. Medimos la solubilidad del nitrato de potasio en función de la temperatura:
Temperatura (o C)
0
10
20
30
40
50
Solubilidad: g soluto/100 g de agua
12.2
17.9
27.8
40.1
59.3
80.2
a) Representa los datos en una gráfica.
b) ¿Qué sucederá si intentamos disolver 80 g de nitrato de potasio en 250 g de agua a 20 o C? Sol: solo se
disuelven 69.5 g de nitrato potásico, el resto precipita
7. ¿Cómo prepararías con medio litro de agua una disolución saturada de nitrato potásico a 30 o C? La solubilidad del
KNO3 es 40.1g/100g de agua. Sol: hay que disolver 200.5g de KNO3 en 500 g de agua.
8. Medimos la solubilidad del cloruro de amonio NH4Cl en función de la temperatura:
Temperatura (o C)
0
20
40
60
80
100
Solubilidad: g soluto/100g de agua
29.4
37.2
45.8
55.2
65.6
77.3
a) Representa estos datos en una gráfica.
b) Ajusta la gráfica a una recta, y sobre ella, indica cuál será la solubilidad del cloruro de amonio a 25 o C. Sol:
Aprox. 40g sol/100g agua
c) Se pretende preparar una disolución saturada a 20 o C disolviendo 60 g de cloruro de amonio en 250 cm3 de
agua, ¿será posible? Sol: NO, la disolución saturada en 250 cm 3 requiere 93 g de soluto.
TALLER DE REPASO
1. Responde a estas preguntas de repaso.
a) ¿Conoces la diferencia entre calor y temperatura?;
b) ¿En qué unidades se miden esas magnitudes?;
c) ¿Cuáles son las escalas termométricas más utilizadas?;
d) ¿A qué se llama cero absoluto de temperatura?;
e) ¿Cómo funciona un termómetro? ¿Por qué se ha prohibido el uso de mercurio en su fabricación?;
f) ¿Cuándo se alcanza el equilibrio térmico entre dos cuerpos?
2. Podríamos definir el calor como:
a- Una forma de medir la energía que almacena un cuerpo
b- La temperatura que tiene un cuerpo
c- Una forma positiva de energía, mientras que el frío es una forma negativa
d- Una forma de comunicarse energía entre diferentes cuerpos
e- Un fluido que pasa de los cuerpos calientes a los cuerpos fríos
3. Mientras un cuerpo está cambiando del estado sólido al líquido, el calor que recibe
abcd-
Produce una rotura de uniones moleculares, aumentando de forma constante la temperatura
Produce una rotura de uniones moleculares, manteniéndose constante la temperatura
Se pierde sin producir ningún efecto, porque se mantiene constante la temperatura
Produce un aumento de temperatura proporcional a la cantidad de calor aportada
4. Si queremos calentar 300 g de agua desde 10ºC hasta 60oC con un calefactor de 5000 W, ¿cuánto tiempo
necesitaremos?
a- 126 s
b- 184 s
c- 30 s
d- 215 s
e- 160 s
12
5. ¿Es correcto pensar que la temperatura es la cantidad de calor que almacena un cuerpo?
a- No, la temperatura mide la energía media de agitación de las partículas de un cuerpo
b- No, la temperatura mide la energía total de agitación de las partículas de un cuerpo
c- Sí, la temperatura mide el calor total de las partículas de un cuerpo
d- Sí, la temperatura mide el calor medio de las partículas de un cuerpo
6. Si la columna de mercurio cuando se coloca el termómetro en hielo fundente alcanza una altura de 2 cm y cuando
se coloca en agua hirviendo 8 cm, ¿qué altura alcanzará cuando se coloque el termómetro a 35 ºC?
a- 4,1 cm
b- 5,8 cm
c- 8 cm
d- 6,1 cm
e- 2 cm
7. En un recipiente vertimos 200 g. de agua a 20ºC y 100 g de cierto líquido a la temperatura de 50 ºC. La
temperatura de equilibrio es de 30 ºC. Determina el calor específico del líquido problema en cal/gºC y en J/kgºC
a- 0,75 cal/gºC y 3135 J/kgºC
b- 0,5 cal/gºC y 2090 J/kgºC
c- 4,18 cal/gºC y 4180 J/kgºC
d- 0,25 cal/gºC y 1045 J/kgºC
e- 1 cal/gºC y 4180 J/kgºC
8. Se disponen de 150 g de agua con una temperatura de 12 ºC en un recipiente con paredes adiabáticas, que no
posibilitan el intercambio calorífico con el entorno; se mezclan con 80 g de agua a 84 ºC. Calcular la temperatura de
equilibrio.
a- 84ºC
b- 40ºC
c- 53ºC
d- 37ºC
e- 12ºC
9. Cuando un cuerpo absorbe la cantidad de 1 caloría, podemos afirmar que
a- Su energía interna ha aumentado 1ºC
b- Su energía interna ha perdido 1 caloría, o sea 4,18 J
c- Su energía interna permanece igual, aumentando sólo la temperatura
d- Su energía interna ha aumentado 4,18 J
10. Si se tiene un bloque de hielo de 50 g a -5 ºC, ¿ qué calor, medido en julios, debe absorber para pasar a agua
líquida a 5 ºC?. Si este calor se obtuviese de agua líquida a 92 ºC, ¿ qué masa necesitaríamos de esta agua?.
ce(hielo) = 0,5 cal /g oC; Lfusión=80 cal/g
a- Aproximadamente 1250 J y necesitamos unos 500 g de agua
b- Aproximadamente 12750 J y necesitamos unos 5 kg de agua
c- Aproximadamente 16720 J y necesitamos unos 40 g de agua
d- Aproximadamente 625 J y necesitamos unos 10 g de agua
e- Aproximadamente 18270 J y necesitamos unos 50 g de agua
11. calcular que cantidad de energía en julios que debe suministrarse a 300 g de agua a 25 ºC para conseguir su
completa ebullición. Los datos necesarios son: ce(agua)= 4186 J/kgoC; Lvapor= 2260.4 kJ/kg
a- 583935 J
b- 678120 J
c- 772305 J
d- 126545 J
e- 94185 J
Bibliografía:
Química General. Raimond Chang
Química General Editorial Pearson
Química General
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