Ciencias de la Naturaleza Punto 3: La materia Contenidos La materia: Los estados de la materia. Sustancias puras y mezclas. La composición de la materia: átomos y moléculas. El agua: propiedades e importancia para la vida. Criterios de evaluación Describir las características de los estados sólido, líquido y gaseoso en distintas aplicaciones.
LA MATERIA Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen. Propiedades generales de la materia: • •
Masa: cantidad de materia que tiene un cuerpo. Se mide en kilogramos (kg.). Volumen: porción de espacio que ocupa un cuerpo. Se mide en metros cúbicos (m3).
Propiedades específicas: resto de propiedades, que permiten distinguir unas sustancias de otras, como la densidad, el color, el olor, el sabor, etc.
Estados de la materia: SÓLIDO
LÍQUIDO
GASEOSO
Masa
Constante.
Constante.
Volumen
Constante (aunque pueden dilatarse ligeramente con el calor).
Constante (aunque pueden dilatarse ligeramente con el calor).
Forma
Fija. Partículas muy unidas. Difíciles de deformar.
No fija. Partículas más separadas. Adoptan la forma del recipiente que los contiene.
Constante. No constante. Se puede aumentar o disminuir aplicando fuerza sobre él. Tenderá a ocupar el máximo posible. No fija. Unión muy débil entre partículas. Adoptan la forma del recipiente que los contiene.
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Ciencias de la Naturaleza Punto 3: La materia Cambios de estado: El estado de una sustancia está determinado por su temperatura, por tanto, el efecto del calor es el principal responsable de los cambios de estado: •
SÓLIDO-LÍQUIDO: fusión. Cada sustancia tiene su temperatura de fusión. La del hielo es 00C.
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LÍQUIDO-GAS: vaporización. Puede producirse de dos formas: o Evaporación: lenta, a cualquier temperatura. o Ebullición: cuando la sustancia alcanza su temperatura de ebullición. La del agua es 1000C.
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SÓLIDO-GAS: sublimación. Poco frecuente en la naturaleza.
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GAS-SÓLIDO: condensación. Ej: formación de copos de nieve.
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Ciencias de la Naturaleza Punto 3: La materia SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS
Sustancias puras son aquellas que tienen propiedades específicas que las caracterizan y sirven para diferenciarlas de otras sustancias. Pueden ser: •
Elementos químicos: no se pueden descomponer en sustancias más sencillas. Existen más de cien en la naturaleza, reunidos en la llamada tabla periódica. (Ej: oxígeno, hidrógeno, etc.).
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Compuestos químicos: se pueden descomponer en sustancias más sencillas mediante métodos químicos (Ej: agua, dióxido de carbono, etc.).
Las mezclas son sustancias formadas a su vez por varias sustancias. La mayor parte de la materia que nos rodea es una mezcla, ya sea en estado sólido, líquido o gaseoso. Pueden ser: •
Homogéneas o disoluciones: presentan un aspecto uniforme. Las más sencillas están formadas por dos componentes: o Disolvente: el que se encuentra en mayor cantidad. o Soluto: es componente minoritario. Ejemplos: agua de mar, alcohol, aire, aleaciones metálicas, etc.
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Heterogéneas: su aspecto no es uniforme, podemos distinguir a simple vista las sustancias que la componen. Ejemplos: agua con aceite, roca de granito, etc.
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Ciencias de la Naturaleza Punto 3: La materia COMPOSICIÓN DE LA MATERIA: ÁTOMOS Y MOLÉCULAS
Todas las sustancias están formadas por partículas muy pequeñas llamadas átomos. En principio se creía que estas partículas eran indivisibles, aunque hoy sabemos que está formado por partículas aún más pequeñas: • • •
Protones: con carga eléctrica positiva. Electrones: con carga eléctrica negativa. Neutrones: sin carga eléctrica.
Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo del átomo, y los electrones, girando a su alrededor. Es el número de protones del núcleo, conocido como número atómico, lo que diferencia los átomos de los diferentes elementos químicos. Los átomos pueden organizarse de diferentes maneras. Pueden aparecer: • •
Aislados: sólo en los gases nobles como el helio (He) o el neón (Ne). En moléculas: en el resto de elementos químicos y compuestos. Pueden estar formadas por átomos iguales (Ej: oxígeno -O2-) o distintos (Ej: dióxido de carbono -CO2-, agua -H2O-).
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Ciencias de la Naturaleza Punto 3: La materia EL AGUA El agua cubre las tres cuartas partes de la Tierra, y en su seno se desarrolla la vida de numerosas especies. Representa un porcentaje muy alto de la composición de los seres vivos, y es el medio en el que se producen la mayoría de las reacciones implicadas en las funciones vitales. En la naturaleza encontramos agua en los tres estados: • • •
Sólido: en forma de hielo o nieve, en los polos, las altas montañas… Líquido: en los océanos, mares, ríos y lagos. Gaseoso: en la atmósfera.
El agua está formada por moléculas de fórmula H2O, en las que un átomo de oxígeno está unido a dos átomos de hidrógeno.
La importancia del agua para los seres vivos está relacionada con sus propiedades: • • •
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El agua pura es un líquido inodoro, incoloro e insípido. Es transparente, es decir, permite el paso de la luz, lo que posibilita la vida en el medio acuático. En estado líquido es más densa que en estado sólido. Esto hace que el hielo flote sobre el agua y posibilita la vida acuática en condiciones de intenso frío. Tiene un alto calor específico, es decir, necesita mucho calor para aumentar su temperatura, por lo que resulta un buen regulador térmico. Por eso las zonas costeras suelen tener temperaturas más moderadas que las de interior. Es un buen disolvente, por lo que está presente en la mayoría de los procesos químicos, incluidos los del interior de los seres vivos.
El agua es imprescindible para la agricultura, la ganadería, la industria y el uso doméstico. Por eso no es de extrañar que una de las inquietudes sociales más importantes de la actualidad sea su disponibilidad y conservación.
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Ciencias de la Naturaleza Punto 3: La materia La contaminación del agua es un problema que tiene diversas causas, como: • •
Los vertidos industriales, agrícolas, ganaderos y urbanos. El uso de fertilizantes y plaguicidas en los cultivos, que pueden infiltrarse en el suelo y contaminar los ríos y aguas subterráneas.
Para ello se empleas las plantas depuradoras, que eliminan las sustancias contaminantes antes de verter el agua al mar o los ríos. Nosotros también podemos contribuir mediante las siguientes medidas: •
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Ahorrar agua, por ejemplo utilizando la ducha en vez de el baño, llenar completamente el lavavajillas o la lavadora antes de ponerlos en funcionamiento, instalar dispositivos de ahorro en grifos y cisternas, etc. No dejar basura en playas, ríos o lagos. No verter por el desagüe productos como aceites, pinturas o disolventes. No arrojar las pilas a la basura, sino en contenedores especiales.
Bibliografía Cerezo, J. M. Ciencias de la naturaleza 2 Eso (Santillana, Madrid, 2003) González López, F. y otros Diversificación I Ámbito Científico-Tecnológico (Editex, Madrid) Juan Redal, E. Ciencias de la naturaleza 1 Eso (Santillana, Madrid, 2007)
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