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Cepre - UTP

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C ENTRO PRE-UNIVERSITARIO

QUÍMICA

TEMA: Nº 01 MATERIA

I. MATERIA

Es todo aquello que existe en el universo. Se encuentra en constante movimiento y

transformación. Según Einstein la materia es la energía condensada y la energía es la materia

dispersa.

II. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Desde el punto de vista macroscópico, la materia puede clasificarse como mezcla y sustancia

pura, como se indica en la siguiente figura.

Clasificación de la Materia y Relaciones entre Mezclas y Sustancias Puras, así como entre

Compuestos y Elementos

2.1 MEZCLA

Es un sistema formado por dos o más sustancias, cada una de las cuales conserva sus

propiedades. Las mezclas también pueden ser homogéneas o heterogéneas.

2.2 SUSTANCIA

Es cualquier variedad de materia cuya composición y características son definidas y

reconocibles.

Las sustancias puras pueden presentarse como: Elementos y Compuestos.

2.2.1 Elementos.

Son las sustancias puras más simples que se conocen y están formadas por átomos

que tienen el mismo número atómico y no pueden separarse en otras más simples,

por métodos químicos. Actualmente se conocen 109 elementos los que se diferencian

por sus propiedades y se reconocen dos clases generales: metales y no metales.

Materia

Mezcla Sustancia Proceso Físico

Simple (Elemento)

Compuesto Homogénea (Solución)

Heterogénea Proceso Químico

Oxígeno

Agua

Aceite Fe+C

ACERO AZÚCAR ORO

Au C12H22O11

C2H5OH O2

Etanol Agua azucarada Frugos

C12H22O11

H2O

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Ejm: Na (Sodio), K(Potasio), O (Oxígeno), Cl (Cloro)

Alotropía

Es la cualidad de algunos elementos que al mismo estado físico pueden presentarse

con dos o más estructuras diferentes, razón por la cual sus propiedades serán

diferentes.

Variedades alotrópicas del oxígeno

Oxígeno diatómico: O2 Ozono: O3

Permite la combustión.

Estable a condiciones ambientales.

Apto para la respiración.

Absorbe las radiaciones ultravioleta.

Se descompone lentamente en O2 en

condiciones ambientales.

Tóxico, no apto para la respiración.

Otros elementos que poseen alotropía son: carbono, fósforo, azufre, hierro, etc.

2.2.2 Compuesto

Es una sustancia formada por dos o más elementos diferentes unidos químicamente,

en proporciones de masa definidas. Un compuesto puede estar formado por átomos,

moléculas o iones.

Ejm: NaCl (Cloruro de Sodio), CH2 = CH2 (Eteno), HCl (Cloruro de hidrógeno),

H2SO4 (Ácido Sulfúrico), Ca3(PO4)2 (Fosfato de Calcio)

Molécula. Es una asociación de átomos iguales o diferentes. Si los átomos son

iguales, la molécula es de una sustancia elemental; así por ejemplo, O2, N2 son

moléculas de los elementos oxígeno, nitrógeno, respectivamente y si los átomos son

diferentes, la molécula es de un compuesto. El NaCl, por ejemplo, representa al

compuesto cloruro de sodio; así como el CH2 = CH2 es la molécula del

compuesto eteno.

Átomo. es la unidad fundamental y más pequeña de un elemento.

III. PROPIEDADES DE LA MATERIA

El ordenamiento y la interrelación entre las partes que forman la materia, constituyen la base de

su estructura y ésta, a su vez, determina sus propiedades. Las propiedades son físicas y

químicas.

3.1 PROPIEDADES FÍSICAS

Una propiedad física generalmente describe la respuesta de la sustancia a cualquier

influencia externa; tal como la luz, calor, fuerza, electricidad; sin necesidad que la

sustancia sea destruida o transformada. Estas pueden ser:

3.1.1 Extensivas.

Son aquellas que dependen básicamente de la MASA, se consideran las

siguientes:

- Inercia. Resistencia que opone un objeto a sufrir cualquier cambio en su estado de

reposo de movimiento.

- Extensión. Está ligada a la cantidad de masa y a su existencia física real.

- Impenetrabilidad. Dos o más objetos no pueden ocupar un mismo espacio a la vez.

- Discontinuidad. Propiedad de la materia de presentar espacios vacíos en su

estructura, los cuales son conocidos como “poros”

- Indestructibilidad. La materia no se destruye, sólo se transforma.

- Divisibilidad. Propiedad de la materia de fraccionarse

3.1.2 Intensivas.

Son inherentes a cada tipo de sustancia, permitiendo distinguir una de otra, de

manera definida. No dependen de la masa

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- Densidad. Definida como masa por unidad de volumen, nos permite identificar y

además determinar si una sustancia es pura.

- Dureza. Resistencia que oponen los cuerpos para evitar ser rayados.

- Maleabilidad. Capacidad que tienen algunos cuerpos sólidos de formar láminas.

Ejemplo, el Oro y la Plata son metales muy maleables

- Ductilidad. Capacidad de algunos sólidos de formar hilos.

Ejemplo: cobre, plomo, oro, plata son metales dúctiles.

- Elasticidad. Propiedad que tienen algunos cuerpos de cambiar su forma cuando

se aplica una fuerza y de recuperarla cuando ésta es retirada.

- Color. Tiene relación con la interacción de la radiación electromagnética con la

materia y también depende de los constituyentes y su ordenamiento.

3.2 PROPIEDADES QUÍMICAS

Definen la capacidad de las sustancias para formar otras nuevas, mediante la interacción

de una sustancia con otra o la transformación de una sustancia en otra.

Las propiedades químicas, son aquellas que describen el comportamiento de una sustancia

en las reacciones, produciéndose un cambio en la composición. Así, cuando un material se

quema en presencia de aire, no sólo se modifica su apariencia externa sino también se

altera su composición química. A éste tipo de procesos en los que se cambia la identidad

química del material se les llama REACCIONES QUÍMICAS.Ejemplos:

-El sodio reacciona violentamente con el agua.

- El cobre es atacado por los ácidos.

- Los compuestos orgánicos, combustionan con facilidad.

Veamos , la combustión de la Glucosa:

C6H12O6 (s) + 6O2 (g) 6CO2(g) + 6 H2O (g) + 2816KJ

IV. ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

Teoría cinético-molecular de la materia. De acuerdo a esta teoría las partículas que

conforman la materia están en constante movimiento chocando unas con otras. Existen fuerzas

de atracción y repulsión de cuya magnitud depende su acercamiento o alejamiento, lo que a su

vez determina el estado físico.

Los diferentes estados de agregación se deben a fuerzas intermoleculares (atracción o

repulsión). Los estados de agregación en la naturaleza son: Sólido, Líquido, Gaseoso y

Plasmático. Las principales características de los sólidos, líquidos y gases son:

ESTADO DE AGREGACIÓN MOLECULAR

SÓLIDO

LÍQUIDO

GASEOSO

Fuerzas de atracción

(Fa) y repulsión (Fr)

Fa > Fr Fa = Fr Fr > Fa

Movimiento de las

partículas

No tiene

desplazamiento, sólo

movimiento

vibratorio

Desplazamiento por

diferencia de presión

Desplazamiento

caótico en todas las

direcciones

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Volumen Definido Definido Variable

Forma Definida Variable Variable

Densidad Alta Baja Bajísima

El estado plasmático o energético. Es el que considera el plasma como un gas ionizado a

elevadísimas temperaturas y es el más abundante en el universo o cosmos. Por ejemplo: el sol y otras

estrellas.

V. TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA

La materia sufre cambios o transformaciones de acuerdo a las fuerzas internas o externas que actúen

sobre ella. La magnitud de la fuerza que actúe determinará si se rompen atracciones nucleares, inter-

atómicas o intermoleculares. Como consecuencia de ello pueden ocurrir fisiones y fusiones nucleares,

reagrupación de átomos para formar otras sustancias y cambios de estado físico respectivamente. Las

transformaciones pueden clasificarse en:

A) Transformaciones Físicas;

B) Transformaciones Químicas y

C) Transformaciones Nucleares

TRANSFORMACIÓN

FÍSICA

TRANSFORMACIÓN

QUÍMICA

TRANSFORMACIÓN

NUCLEAR

¿Se forman

nuevas

sustancias?

NO SI SI

¿Cómo? No ocurre

Por ruptura de los

enlaces entre átomos y

formación de nuevos

enlaces. Cumple con la

conservación de

elementos.

Por fisión o fusión

nuclear. Hay

desintegración y

formación de nuevos

elementos.

¿Qué

magnitud

de energía

implica?

Baja Alta Extremadamente alta

Ejemplos de transformaciones de la materia

A. TRANSFORMACIÓN FÍSICA: Cambios de estado de agregación de la materia

Ejercicio. Completar el cuadro

N° NOMBRE DEL

CAMBIO DE ESTADO CAMBIO EJEMPLOS

1 Fusión Sólido a líquido Derretir, hielo, mantequilla, fundir metales

2 Solidificación

Congelar agua (formar hielo), formación de

glaciares, etc.

3 Vaporización Evaporación de las aguas para formar las nubes,

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también en la ebullición de los líquidos (cuando

hierve)

4 Condensación

Las lluvias se producen por condensación del vapor

de agua que la forman

5 Licuación En los encendedores se tiene gas butano licuado

6 Gasificación

En los encendedores al abrir la válvula el butano

líquido se gasifica

7 Sublimación directa o

sublimación

El hielo seco (Es dióxido de carbono al estado

sólido). La naftalina, el yodo, el alcanfor, etc.

8 Sublimación inversa o

regresiva

En la formación de hielo seco

Nota: Los líquidos que vaporizan rápidamente y en forma espontánea como la acetona,

gasolina, bencina, etc. son llamados líquidos volátiles.

Para separar una mezcla homogénea de líquidos, se utiliza el método de la destilación.

3. Si a una bola de hierro lo calentamos por debajo de su punto de fusión, su volumen aumenta, a este fenómeno se llama dilatación que es un fenómeno físico.

4. Si rompemos un trozo de vidrio en fracciones más pequeñas la composición sigue igual.

B. TRANSFORMACIÓN QUÍMICA. Son los cambios o transformaciones que sufre el cuerpo material

en su composición y estructura interna (molecular), por lo tanto, antes y después del fenómeno químico las sustancias son diferentes ,por ende sus propiedades. No es reversible mediante procesos físicos.

1. El hierro es el metal gris, si calentamos al aire libre, en la parte superficial aparece un sólido rojizo que es óxido férrico, Fe2O3.

Calentamiento

Mayor volumen

Menor volumen

Fe Fe

Martilleo

CaO. Na2O. 6 SiO2

CaO. Na2O. 6 SiO2

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2. La chicha de jora fresca contiene glucosa, C6H12O6. cuando se madura la chicha (fermentación de

la chicha) por acción de ciertas proteínas llamadas enzimas, la glucosa se transforma en alcohol etílico y anhídrido carbónico (CO2), gas que se libera en forma de burbujas.

3. La batería suministra la energía eléctrica suficiente para descomponer el agua en hidrógeno y

oxígeno.

C. TRANSFORMACIÓN NUCLEAR

El siguiente gráfico nos muestra una transformación nuclear, que puede producirse por:

a. Fisión nuclear. Es la desintegración de núcleos pesados para obtener otros mas

livianos, liberándose una enorme cantidad de energía.

Ejemplo: División o fisión de un átomo de uranio

energían0

13Sr

38

101Xe

54

131U

92

235

Fisión nuclear del uranio para formar Xenón y Estroncio

b. Fusión nuclear. Es la unión de núcleos livianos para obtener otros más pesados,

produciéndose una gran cantidad de energía.

Por ejemplo las bombas “H”.

energíaHe2

4H

1

3H

1

1

Calor + O2

Hierro Hierro oxidado

Oxígeno de aire

Fe(s) Fe2O3

C6H12O6 C2H5OH

CO2

Chicha madura

Chicha fresca

+ enzimas Fermentación

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Ejercicio:

Indique si el tipo de fenómeno o transformación es física (F), química (Q) o nuclear (N)

TRANSFORMACIÓN TIPO OBSERVACIONES

Fusión de la parafina de una vela La parafina es la cera (mezcla de

hidrocarburos) y sólo se funde

Combustión de la parafina de una vela La parafina se quema, produciendo

CO, C, CO2, H2O y calor

Fisión del átomo de radio

El átomo de radio se desintegra,

liberando átomos mas livianos y gran

cantidad de energía

Fusión del hidrógeno que se produce en el sol,

para producir helio

Disolución de azúcar en agua

Producción de energía en una central térmica

Producción de energía eléctrica en una batería

Fermentación de la chicha de jora

Convertir un trozo de oro puro, en un pulsera de

oro de 18 kilates

Freír un huevo

Degradación de los alimentos en presencia de

enzimas (digestión)

Transformación de la tiza en polvo

Corrosión de un clavo de hierro

Lijar un clavo de hierro

Fecundación (unión de los gametos masculino y

femenino para formar el cigoto)

Separar los componentes de una mezcla por

cromatografía

Centrifugación de una muestra de sangre (la

fuerza centrífuga acelera la decantación.

PRÁCTICA

1. ¿Cuántas propiedades son intensivas?

I. Impenetrabilidad

II. Maleabilidad III. Expansión

IV. Inercia V. Dureza

VI. Extensión

a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6

2. Son fenómenos químicos:

I. El Lanzamiento de un proyectil.

II. Oxidación del magnesio.

III. Escuchar el sonido.

IV. Combustión del propano.

a) Sólo II y IV d) II, III y IV

b) I y II e) I, II, IV c) I, II y III

3. En los siguientes tipos de materia.

¿Cuántos son elementos y compuestos

respectivamente?

I. Aire II. Uranio

III. Sal gema IV. Gasolina

V. Helio

VI. Alcohol etílico

a) 3; 2 b) 2; 3 c) 2; 2

d) 2; 5 e) 2; 4

4. ¿Cuántos ejemplos corresponden a un

cambio físico?

– Explosión de un cartucho de dinamita.

– Dilución del alcohol al 40%.

– Fermentación de la glucosa

(C6H12O6).

– La combustión de la gasolina en los

motores.

– La fotosíntesis de las plantas.

– Obtención de la sal común a partir del

agua de mar.

a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6

5. Es la resistencia que ofrece un cuerpo a ser

rayado:

a)Tenacidad. b) Dureza

c) Inercia. d) Peso. e) Elasticidad.

6. Es una propiedad extensiva de la materia.

a) Temperatura

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b) Densidad.

c) Punto de ebullición de agua.

d) Punto de congelación del agua.

e) Atracción

7. Al cambio de fase de gas a líquido se le

denomina:

a) Fusión.

b) Licuación.

c) Sublimación.

d) Condensación.

e) Elasticidad.

8. El humo es:

a) Una sustancia pura

b) Una mezcla

c) Un compuesto

d) Un elemento

e) Un vapor

9. ¿Qué compuesto es Octatómico?

a)H2SO4 b) H3PO4

c)H2O d) S6

e) H2CO3

10.De la siguiente lista de materiales:

-Sodio - Aire –Sangre –Agua –Óxido de

Cobre

¿ Cuántas son sustancias puras?

a) 1 b)2 c) 3 d) 4 e)5

MEZCLAS Y SUSTANCIAS

Actividad Nº 1:

La materia se presenta ante nosotros en tres estados diferentes: sólido, líquido y

gaseoso. En el siguiente cuadro se presentan las propiedades distintivas de cada uno de

estos tres estados, deberán completar el mismo:

característica sólido líquido gaseoso

Relación fuerzas de atracción (FA)

– fuerzas de repulsión (FR)

Movimientos

Forma

Volumen

Miscibilidad

Compresión

N° 2: 2.1 - Un mismo material puede pasar de un estado de agregación a otro si se modifica la

presión y/o la temperatura. Cada pasaje de estado recibe un nombre característico.

Completar el siguiente esquema indicando el nombre de cada pasaje:

2.2- En cada caso tachar lo que no corresponda:

EL cambio de estado de un material de sólido a gaseoso se denomina SUBLIMACIÓN /

VOLATILIZACIÓN. El mismo se debe a un AUMENTO / DISMINUCIÓN de la

energía cinética de las partículas, y en consecuencia a un AUMENTO /

DISMINUCIÓN de las fuerzas de atracción.

Sólido Líquido

Gas

Contenidos conceptuales a desarrollar: Estados de agregación de la materia. Cambios de estado.

Propiedades físicas y químicas. Mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas. Número de fases y número

de componentes. Sustancias simples y sustancias compuestas. Métodos de separación de fases y métodos

de fraccionamiento. Cambios físicos y cambios químicos.