Els sistemes materials

Els sistemes
materials

Què és?
◦ Qualsevol objecte que considerem individualment.
Sistema
material
NO!!
Sistema
material
Sistema
material
◦ Matèria: tot allò que ocupa un espai i té massa
◦ Sistema material: porció de matèria considerada de
forma aïllada per estudiar-la
◦ Substància: tipus concret de matèria

Generals
◦ Massa
◦ Volum
◦ Temperatura

tots els sistemes en tenen
no aporten informació
Específiques
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
Brillantor
Duresa
Color
Densitat
Conductivitat
Punt de fusió,
Punt d’ebullició
depenent de la classe de
substància

Massa
◦ Quantitat de matèria que posseeix el
sistema material.
 Característiques dels sistemes materials:
 La seva massa no depèn ni de la forma ni el
grau de divisió del sistema
 Un sistema material és tancat quan la massa
és constant.
 Unitats: Kg
 Mesurem amb: balança

Volum
◦ Quantitat d’espai que ocupa un sistema
material
◦ Característiques
 No depèn de la forma ni del grau de divisió
del sistema
 Pot dependre d’altres factors com:




Pressió
Temperatura
Unitats: m3
Equivalències: 1m3: 1kl
1dm3: 1l
1cm3: 1ml

Densitat
◦ m/v La massa que correspon a una unitat de volum
kg/m3

Exercici
Magnitud
LONGITUD
MASSA
TEMPS
TEMPERATURA
INTENSITAT DE
CORRENT
QUANTITAT DE
SUBSTÀNCIA
INTENSITAT
LLUMINOSA
Unitat
Símbol
Altres unitats utilitzades
Altres magnituds fonamentals i derivades
MAGNITUD
SUPERFÍCIE
VOLUM
DENSITAT
VELOCITAT
ACCELERACIÓ
FORÇA
PRESSIÓ
ENERGIA
SÍMBOL
UNITAT
ALTRES UNITATS UTIITZADES

Es pot presentar en tres estats diferents:
◦ Sòlid
◦ Líquid
◦ Gas

De què depèn?
◦ De la força d’unió
entre les partícules
SÒLID
LÍQUID
GAS
◦ ATENCIÓ: pot canviar el volum...però la massa es
manté constant!
Ens explica




Els gasos estan formats per partícules molt petites que estan
separades les unes de les altres i que es mouen
contínuament. (Forces d’atracció ( cohesió)/ repulsió (
dispersió), són moviments).
Els gasos ocupen el volum de tot el recipient que els conté.
Els gasos exerceixen una pressió sobre les parets del
recipient que els conté. Aquesta pressió és deguda als xocs
de les partícules del gas contra les parets. Les partícules
tenen un moviment caòtic.
Com més de pressa es mouen les partícules d'un gas, més
alta és la temperatura a la qual es troba.

Les forces ( atracció/ repulsió) ens
determinen l’estat físic
◦ Variarà segons les condicions de la Tª i la P
 Si varien.....CANVI FÍSIC


Les partícules de gas que trobem en un recipient,
es troben en moviment. Aquests moviments són
en línia recta però en el moment que xoquen les
unes amb les altres canvien la seva trajectòria
fent moviments “ziga-zaga”
moviment tèrmic
Si escalfem el gas, la vm augmenta, i també
augmenta la seva energia cinètica Ec= ½ mv2
augmentant també la Tª (proporcional a l’Ecm)

ESCALA

0K




T (K) = T (ºC) + 273
-273’15ºC
273’15K
373’15K
0ºC
100ºC
Teoria cinètica i pressió
Canvi de volum a Tªct
◦ Si v

KELVIN
, i la Tª constant ( més xocs)
P
Canvi de Tª a V ct
◦ Si Tª
i el volum és constant, Ec augmenta i la P

Han d’estar formats per una o diverses
substàncies ( per què????)
◦ Homogenis
 Mateixa composició
en tot el sistema
 Mateixes propietats
◦ Heterogenis
 Propietats diferents en les diferents parts del sistema

A ull nu, alguns semblen iguals ( homogenis)
◦ Sang
 Microscopi: ens assegurem, i veiem que no són
homogenis o sí!

Què creieu? HOMO? HETERO?
◦ Aigua del mar
◦ Sang

HOMOGENIS
◦ Cal que les partícules estiguin distribuïdes
homogèniament.
◦ No es poden distingir parts diferenciades.

HETEROGENIS
◦ Es poden distingir parts diferenciades a ull ni o
microscopi

Són sistemes materials formats per diverses
substàncies:
◦ Es poden trobar en qualsevol estat d’agregació.
 Aigua+ oli ( líquids)
 Granit ( sòlids)
 Escuma de sabó ( gas + líquid)

Tipus de mescles
◦ SUSPENSIONS ( Mida: 2·10-4mm màxim)
 Sòlid dispers en un líquid
 Ex: suc ( polpa + aigua), brou, pintura
◦ COL·LOIDES (Mida: 10-6 – 2·10-4mm)
 Maionesa, mantega, escumes..





Què és la xocolata, una
substància pura o una
mescla?
Per comprovar-ho, fem
l'experiència següent:
1. En un recipient que es
pugui posar damunt d'una
flama, posa-hi unes preses de
xocolata. Després introdueix
en el recipient un termòmetre
i una cullera de fusta per
remenar la xocolata.
2. Escalfa la xocolata a foc
suau. Podràs comprovar que
es comença a fondre a partir
de 23 ºC i que no està fosa
del tot fins als 55 ºC.
Observa que la temperatura
no es manté constant en cap
moment.

Gràcies a les propietats d’aquests components
( densitat, solubilitat, esta d’agregació, etc...)
◦ És fàcil identificar les substàncies i faciliten la
separació dels components.

http://www.youtube.com/watch?v=h2xg0YqJwBg

(mètodes separació mescles)
◦ SI TENEN ESTATS DIFERENTS:
 FILTRACIÓ
 Posem la mescla per un filtre o superfície porosa

SI TENEN DENSITATS DIFERENTS
◦ SEDIMENTACIÓ
 Mitjançant la gravetat
◦ DECANTACIÓ
 Embut de decantació ( líquids immiscibles)
◦ CENTRIFUGACIÓ
 Artificial
 S’incrementen les diferències de pes

SI TENEN SOLUBILITATS DIFERENTS
◦ Utilitzant dissolvents que faran que una substància
passi a ser fase dissolta i l’altra sòlida
SISTEMES MATERIALS HOMOGENIS


DISSOLUCIONS
SUBSTÀNCIES PURES
Experiència: l'electròlisi de l'aigua





Tots sabem que l'aigua està formada per oxigen i per hidrogen (H 2O); ara bé,
l'aigua es pot descompondre en altres substàncies més simples utilitzant un
procés químic.
Si fem passar un corrent elèctric per una cubeta amb aigua —hi produïm una
reacció d'electròlisi—, podrem descompondre l'aigua en hidrogen i oxigen, dues
noves substàncies pures que tenen una composició i unes propietats diferents de
les de l'aigua. Recorda que l'hidrogen i l'oxigen són gasos a temperatura
ambient, mentre que l'aigua és un líquid.
1. Posa aigua en una cubeta i afegeix-hi una mica de sal perquè condueixi millor
l'electricitat. A continuació, introdueix-hi dos tubs d'assaig plens d'aigua i
inverteix-los sense que surtin de la superfície; els tubs quedaran plens d'aigua.
2. Introdueix un elèctrode a cada tub i connecta els elèctrodes a una pila. Poden
servir dos fils de coure.
3. En cada tub s'obté un gas. Observa que el volum del gas hidrogen és el doble
que el del gas oxigen. Això es comprova perquè en el tub d'hidrogen es desplaça el
doble d'aigua que en el de l'oxigen.
DISSOLUCIONS




Mescla homogènia
Format per dos o més components
Mateixes proporcions i mateixes propietats
2 components:
◦ Dissolvent: component majoritari
◦ Solut: component minoritari

Aquests components poden trobar-se en els
tres estats d’agregació
DISSOLVENT
SOLUT
ELXEMPLES
SÒLID
S
L
G
ALIATGES: bronze, acers
AMALGAMES: metall i mercuri
HIDROGEN en platí
LÍQUID
S
L
G
Sucre+aigua, sal+aigua
Alcohol+aigua
Oxigen+aigua,sidra, cava
GAS
S
L
G
Fum
Boira
aire
SUBSTÀNCIES PURES


Formades per un sol component
No és fàcil saber si és un sol component o
més.
◦ Per comprovar-ho, utilitzem les propietats
específiques de la matèria ( Tª fusió, Tªebullició)

Tenen densitats i Tª determinades

Mirar exemple llibre web
Separació dels components
d’una dissolució

SÒLIDS DISSOLTS EN LÍQUIDS
◦ Evaporació: dissolvent
◦ Cristal·lització: solut



Les flors de gel es formen sobre noves capes de gel marí, a partir de
vapors d’aigua que s’escapen de les fissures i forats en la capa de
gel superficial.
Al entrar en contacte amb l’aire fred,aquests vapors es congelen i la
sal en la superfície comença a cristal·litzar, fent de nucli per a que
es vagi formant la flor.
Molècula a molècula, poc a poc s'aniran formant les flors.
LÍQUIDS DISSOLTS EN LÍQUIDS

Separació de components amb diferents punts
d’ebullició.
◦ Destil·lació:
(component més volàtil bull abans i per refrigeració
torna al seu estat)
Quan està separat, la Tª augmenta fins assolir el punt
d’ebullició següent.
http://www.youtube.com/watch?v=W7Vlxn4e2v0&feature=player_embedded

MESCLA DE GASOS PER DESTIL·LACIÓ
◦ 2 ETAPES
 LIQUACIÓ: es comprimeix l’aire fins a altes pressions i
es deixa expandir bruscament, cosa que provoca que
l’aire esdevingui líquid
 DESTIL·LACIÓ FRACCIONADA: s’eleva gradualment la
Tª de l’aire liquat, cosa que provoca que s’evapori
primer el N2 i després l’oxigen.
Cromatografia


Separació de components.
Tècnica basada en la velocitat en què cada
component d’una mostra líquida és capaç
d’ascendir per capil·laritat, per una superfície
porosa ( paper de filtre, guix,etc.)
ex: separació de pigments vegetals, tintes..
SUBSTÀNCIES PURES

ELEMENTS I COMPOSTOS
Joseph Priestley
Experiència de Joseph Priestley:
Va comprovar que el mercuri s’havia
transformat en una altra substància de la
qual, posteriorment, es podia tornar a
obtenir mercuri.
1)Va agafar mercuri i el va escalfar amb
aire.
2)Va obtenir una substància de color
vermellosa: Òxid de mercuri.
3)Va escalfar la substància i van aparèixer
unes gotetes brillants, el mercuri i un gas .
AQUEST I ALTRES FETS VAN
PERMETRE DIFERENCIAR ENTRE
COMPOST I ELEMENT


Es poden tenir substàncies pures
descompostes en altres de més simples.
Algunes es resistien a ser descompostes i
feien pensar que eres les substàncies
bàsiques: ELEMENTS

ELEMENT:
◦ Substància pura que per mitjà de
transformacions,es pot convertir en altres de més
simples.

COMPOST:
◦ Substància pura que es pot descompondre en altres
de més simples

UN COMPOST NO ÉS UNA MESCLA!!!!!
◦ - Compost sempre en les mateixes proporcions
compost: CO2
mescla: aire,...