La materia presenta dos características principales y que permiten describirla : masa y volumen.
La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo y su magnitud se mide en kilogramos (kg), gramos (g) y miligramos (mg).
El volumen es la cantidad de espacio que ocupa la materia que compone a un cuerpo. Su magnitud se expresa en metro cúbico (m3) litro, (L), centímetros cúbicos (cm3) y mililitros (mL).
Según el modelo corpuscular de la materia , toda la materia y sus diferentes estados, está formada de pequeñas partículas denominadas ÁTOMOS que se agrupan de diferentes maneras.
También plantea que entre partícula y partícula existe VACÍO.
El planteamiento de que la materia está constituida por partículas o corpúsculos, y que entre ellas hay vacío, se conoce como DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA .
Un ELEMENTO QUÍMICOS es una sustancia química formada por un solo tipo de átomo, que no se puede descomponer en sustancias más simples. Un COMPUESTO es una sustancia átomos diferentes.
que resultan de la unión de
Los compuestos presentan propiedades específicas y diferentes de las propiedades que presentan los elementos que los forman. Las fórmulas químicas se usan para representar los elementos que forman un compuesto; en ellas se indica con símbolos, los elementos que forman a la molécula y con números, la cantidad o proporción de átomos de cada elemento.
FORMAS EN LAS QUE SE PRESENTAN LOS ELEMENTOS EN LA NATURALEZA
ATÓMICA: formada por átomos aislados y separados entre sí.
MOLECULAR: formada por partículas independientes constituidas por la unión de 2 o 3 átomos iguales.
FORMAS EN LAS QUE SE PRESENTAN LOS ELEMENTOS EN LA NATURALEZA
CRISTALINA: formada por agrupaciones de un número indeterminado de átomos iguales que se encuentran en una proporción constantes y ordenados.
FORMAS EN LAS QUE SE PRESENTAN LOS COMPUESTOS EN LA NATURALEZA
MOLECULAR: formada por partículas independientes constituidas por la unión de 2 o 3 átomos diferentes.
CRISTALINA: formada por agrupaciones de un número indeterminado de átomos diferentes que se encuentran en una proporción constantes y ordenados.
Sal común: Cloruro de sodio (NaCl)
TEORÍA ATÓMICA DE JOHN DALTON John Dalton (1766-1844). Químico y físico británico. Creó una importante teoría atómica de la materia. En 1803 formuló la ley que lleva su nombre y que resume las leyes cuantitativas de la química (ley de la conservación de la masa, realizada por Lavoisier; ley de las proporciones definidas, realizada por Louis Proust; ley de las proporciones múltiples, realizada por él mismo).
Su teoría se puede resumir en: 1.- Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos. 2.- Todos los átomos de un elemento químico dado son idénticos en su masa y demás propiedades. 3.- Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos, en particular sus masas son diferentes. 4.- Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en una relación de números enteros y sencilla, formando entidades definidas (hoy llamadas moléculas).
1.- La materia está formada por partículas. Estas partículas pueden ser átomos o moléculas. 2.- Entre las partículas se ejercen fuerzas de corto alcance, que son atractivas cuando están separadas y repulsivas cuando están muy próximas. A este tipo de fuerzas se les denomina fuerzas de cohesión y se tarta de fuerzas interatómicas o intermoleculares de muy corto alcance.
Si
la
distancia
d,
es
mayor
que
el
tama単o
t,
se
atraen
d Si la distancia d, es igual que el tama単o t, ni se atraen ni se repelen, est叩n en equilibrio.
d Si la distancia d, es menor que el tama単o t, se repelen.
Las sustancias están formadas por moléculas. Entre molécula y molécula no hay nada, es decir existe vacío. Las moléculas están en continuo movimiento, aumentando la velocidad de estas cuando aumenta la temperatura.
Aquel en el que las partículas están juntas y ordenadas (estructura cristalina) debido a las fuertes fuerzas de cohesión que existen entre las partículas.
Las partículas se encuentran en continuo movimiento de vibración.
Como consecuencia de esto los sólidos tienen volumen y forma fijos.
Se dilatan
y
se contraen
al
variar la
temperatura.
No se pueden comprimir, es decir, aunque se le sometan a fuertes presiones no disminuyen su volumen.
Las moléculas están juntas pero desordenadas en continuo movimiento de vibración y rotación (estructura amorfa) Todo esto es debido a que las fuerzas entre las moléculas son más débiles que en el estado sólido. Los líquidos tienen volumen propio (no varía), pero pueden fluir y adoptar la forma del recipiente. No pueden contraerse y expandirse.
Las moléculas están muy separadas, en continuo movimiento, por lo que chocan unas contra otras, y con las paredes del recipiente que contiene al gas. Por lo cual decimos que los gases ejercen presión. Las partículas se mueven en línea recta. Cambiando su dirección cuando se producen choques . Los gases posen forma y volumen variables. Se comprimen con facilidad expanden continuamente.
y
se
Aparte de estos tres estados de agregación es interesante considerar un cuarto estado, llamado plasma, en el que la materia está formada por una mezcla de núcleos atómicos y electrones. El PLASMA constituye el 99% de la materia del universo, pues en él se encuentra toda la materia que forma el Sol y las demás estrellas, a temperaturas de miles y millones de grados.
LA TEMPERATURA
LA DILATACIÓN
LA DENSIDAD
LA TENSIÓN SUPERFICIAL
La TEMPERATURA es una propiedad de la materia que indica el contenido energético medio de sus partículas, es decir, la energía cinética media de las partículas que lo constituyen.
A la temperatura de 20ºC las partículas del aire chocan unos 5000 millones de veces por segundo. Si el aire se calienta, la agitación molecular aumenta y, como consecuencia, subirá la temperatura. Lo contrario si se enfría.
La temperatura se mide con el termómetro y su unidad en el SI es el Kelvin (K).
Cuando dos cuerpos que se encuentran a distinta temperatura se ponen en contacto, alcanzan el equilibrio térmico, ya que se produce
una
transferencia
del
calor
del
cuerpo
de
mayor
Esta
propiedad
está
directamente
relacionada
con
la
temperatura. La DILATACIÓN de un cuerpo es el aumento de volumen que sufre dicho cuerpo al aumentar la temperatura.
SÓLIDOS Al aumentar la temperatura de 20ºC, las partículas vibran más intensamente, ocupando un volumen aparente mayor que el propio.
LÍQUIDOS Cuando se calientan se dilatan ya que aumenta el nivel de agitación de sus partículas.
La densidad, relaciona la masa de la sustancia con el volumen que ocupa.
D= m/v
UNIDADES : Kg/m
3
Densidades de algunas g/cm sustancias (g/cm3) Aire Cobre 8,9 0,012 Alcohol Plata 10,5 Agua 10,8 Plomo 11,3 Aluminio Mercurio 2,7 13,6 Hierro Oro 19,3 3
corcho 1000 cm3 de volumen
ď ˝
Masa por unidad de volumen del corcho:
240 : 1000 = 0,24 g /cm3 ď ˝
Masa por unidad de volumen del plomo:
11290 : 1000 = 11,29 g /cm3
plomo
La densidad tambiĂŠn varĂa con la temperatura ya que afecta al volumen. Si el volumen aumenta como consecuencia de un aumento de temperatura, la relaciĂłn entre su masa y su volumen se modifica y por tanto la densidad.
En la superficie libre de los líquidos se forma una película de partículas fuertemente atraídas hacia el interior por las
fuerzas de cohesión de las partículas cercanas que se encuentran debajo.
La TENSIÓN SUPERFICIAL mide las fuerzas internas que hay que vencer para poder expandir el área superficial de un liquido, es decir, es la cantidad de energía necesaria para Fuerza estirar o aumentar la intermolecular superficie de un líquido por unidad de grande área
Alta tensión superficial
TENSIÓN SUPERFICIAL A mayor tensión superficial, mayor es la energía necesaria para transformar las moléculas interiores del liquido a moléculas superficiales. El agua tiene una alta tensión superficial, por los puentes de hidrogeno.
11.3
Un claro ejemplo para demostrar la tensión superficial son las “burbujas” o pompas de jabón”, que comúnmente realizan los niños con el fin de entretenerse.
Varios pueden ser los motivos por los que se rompan las pompas. La evaporación del agua de la pompa . Según se va evaporando la pompa el espesor de la misma irá decreciendo y sus colores se irán diluyendo, inicialmente desde arriba hacia abajo, hasta que por fin se rompe por completo. Turbulencia atmosférica. Sequedad (contacto con una superficie seca o con aire seco). Como curiosidad decir que si se hace una pompa y se trata de coger con la mano veremos como lo más frecuente es que estalle. Si repetimos la misma operación pero con las manos humedecidas, seremos capaces de sostener la pompa en nuestra mano.
La capilaridad, que es el ascenso de los líquidos por tubos muy estrechos.
El líquido asciende por las fuerzas atractivas entre sus moléculas y la superficie interior del tubo. Estas son fuerzas de adhesión . Hay que diferenciarlas de las fuerzas de cohesión, que son las fuerzas que unen las moléculas entre sí.
El MENISCO de un líquido es la superficie curvada que forma en un tubo estrecho. Para el agua tiene la forma ascendente (como una U) porque las fuerzas que provocan la adhesión de las moléculas de agua al vidrio son mayores que la fuerzas de cohesión, en cambio en caso del mercurio, las fuerzas de cohesión son mayores que las de adhesión y el menisco tiene unos bordes curvados hacia abajo.
COHESIÓN es una atracción intermolecular entre moléculas semejantes. ADHESIÓN es una atracción entre moléculas distintas.
Adhesión
Cohesión
11.3
¿Por qué no se hunde el zapatero?
Por un lado, gracias a sus patas alargadas y ligeras que no "pesan" sobre el agua y, por otro, debido a una característica del agua: la tensión superficial. Las moléculas de agua se atraen y se juntan entre ellas, especialmente en la superficie. Esto crea como una película superficial invisible que permite al zapatero deslizarse por encima sin hundirse. Pero si el agua contuviera jabón las cosas se le pondrían bastante más difíciles ya que el jabón rompe la organización de estas moléculas y resquebraja la película superficial.
La capilaridad, que es una propiedad derivada de la tensión superficial, también
es
aprovechada
por
las
plantas. El agua llega desde las raíces de una planta a las hojas, por este mecanismo. Las moléculas de agua se atraen más hacia la superficie en la que se mueven que unas a otras. Esto permite el ascenso del agua por pequeños tubos de los tallos de las plantas, desde las raíces hacia las hojas.
sublimación vaporización
fusión
SÓLIDO
LÍQUIDO
solidificación
GASEOSO
condensación Sublimación inversa
La
fusión es el paso de sólido a líquido.
Para
conseguirla hay que aumentar la temperatura del sólido.
Al calentar un cuerpo sólido, aumenta la energía de las partículas y, con ella, la amplitud de las vibraciones, esto hace que el sólido se dilate. Llega un momento en que esta energía es suficiente para vencer las fuerzas de cohesión entre las partículas y éstas comienzan a resbalar unas sobre otras. Entonces se produce la fusión
Fusi贸n del hielo H2 O
Fusi贸n del hierro
La vaporización es el paso del estado líquido al gaseoso. Al calentar un líquido, aumenta la velocidad de desplazamiento de las partículas y, con ella, su energía. Esta energía es suficiente para que las partículas próximas a la superficie del líquido puedan vencer las fuerzas de cohesión que las demás les ejercen y escapar a su atracción. Entonces se produce la vaporización. Al elevarse la temperatura del líquido, la velocidad media de las partículas aumenta y cada vez es mayor el número de ellas que pueden escapar y pasar al estado gaseoso, grupos grandes de partículas se mueven en todas las direcciones y dejan espacios vacíos entre ellos (burbujas); dichos espacios, contienen unas pocas partículas en movimiento muy rápido.
El
proceso de vaporización tiene lugar de dos formas:
La evaporación es un fenómeno que se produce exclusivamente en la superficie del líquido y a cualquier temperatura. La evaporación aumenta al aumentar la temperatura y disminuir la presión sobre el líquido. La ebullición es un fenómeno que afecta a toda la masa del líquido. Tiene lugar a una temperatura determinada constante, llamada temperatura o punto de ebullición de la sustancia que también depende de la presión.
El proceso inverso a la vaporización se llama condensación o licuación, licuación es el paso de gas a líquido, Se consigue disminuyendo la temperatura del gas o bien aumentando la presión sobre él.
A medida que disminuye la energía de las partículas gaseosas, éstas son capturadas por las fuerzas de cohesión y pasan al estado líquido.
Cuando tenemos un líquido en un recipiente abierto , el aire ejerce sobre la superficie del líquido una presión que tienen que vencer las partículas del líquido para pasar a estado gaseoso. Cuanto mayor sea la presión atmosférica mayor es la temperatura a la cuál se lleva a cabo la ebullición. Al aumentar la presión atmosférica aumenta la temperatura de ebullición. Cuando calentamos un líquido en un recipiente cerrado , las partículas del líquido que consiguen pasar a estado gaseoso ejercen una presión muy grande sobre las demás partículas del líquido de modo que a estas les cuesta más trabajo conseguir vencer esta presión y poder pasar a estado gaseoso.
CALOR
La temperatura de ebullición es más alta si el proceso se lleva a cabo en un recipiente cerrado que si se realiza en un recipiente abierto. CALOR 39
La temperatura de ebullición es menor en lo alto de una montaña que al nivel del mar, porque al nivel del mar hay más capas atmosféricas sobre nosotros y por tanto mayor presión lo que hace que haya que calentar más los líquidos para que hiervan. Por esta razón el agua hierve a 100ºC al nivel del mar pero en Toledo que estamos más altos hierve a 98 o 99 ºC.
Menor presión
Mayor presión
Una sustancia que en lo alto del monte Everest hierve a 30ºC, al nivel del mar ¿a qué temperatura hierve?
a)A 10ºC b) A 50ºC 40
Vaporizaci贸n de nitr贸geno N2
Vaporizaci贸n de bromo
La
sublimación es el paso directo del estado
sólido al gaseoso. La sublimación regresiva es el proceso inverso Para
que se produzca es necesario que los
cuerpos se encuentren en unas determinadas condiciones de presión y temperatura, que varían según la sustancia de que se trate.
Sublimación de yodo
TEMPERATURA DE CAMBIO DE ESTADO : La temperatura a la que se produce un cambio de estado es característica de cada sustancia a una presión determinada y que se mantiene constante mientras dura la transformación.
T
T Líquido
T0
Líquido + sólido Sólido
Líquido
Líquido + sólido
T0
líquido Sólido
Solidificación
Fusión
La temperatura permanece t constante durante toda la solidificación
La temperatura permanece t constante durante toda la fusión.
La temperatura a la que se produce el paso de líquido a solido es la misma que la que se produce el paso de solido a líquido para cada sustancia
43
Mientras se produce un cambio de estado, se intercambian considerables cantidades de calor, necesarias para pasar de las estructuras cristalinas perfectamente ordenadas de los sólidos (es el estado de menor contenido energético) hasta las completamente caóticas de los gases (estado de mayor contenido energético)
Mientras
dura un cambio de estado no varía la temperatura. Al calor necesario para fundir 1Kg de cualquier sustancia le llamamos calor de fusión de dicha sustancia, y el necesario para hervir la misma cantidad será su calor de vaporización.