El cobre, utilizado en los utensilios de cocina, es un buen conductor del calor.
La materia es el componente fundamental de todo lo que nos rodea. Comprender sus propiedades y características es esencial para el estudio de la química y las ciencias en general. En este capítulo, exploraremos qué es la materia y analizaremos sus propiedades físicas y químicas.
Objetivo de aprendizaje
- Identificar las propiedades físicas y químicas de la materia.
1. Definición de materia
La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa espacio. Todo lo que puedes ver, tocar, oler o sentir está hecho de materia. Desde los objetos sólidos hasta los líquidos y gases, la materia está presente en diferentes formas y estados en nuestro entorno.
2. Propiedades de la materia
Una propiedad es una característica o cualidad que se puede medir u observar en una sustancia. Las propiedades de la materia se dividen en físicas y químicas.
A. Propiedades físicas:
Las propiedades físicas son características que se pueden observar o medir sin cambiar la identidad química de una sustancia. Estas propiedades incluyen:
- Color: La apariencia o tonalidad de una sustancia.
- Ejemplo: El color del cobre es rojizo.
- Tamaño: Las dimensiones físicas de un objeto.
- Ejemplo: El tamaño de un cubo de azúcar.
- Volumen: El espacio que ocupa una sustancia.
- Ejemplo: El volumen de un litro de agua.
- Densidad: La masa por unidad de volumen de una sustancia.
- Ejemplo: La densidad del agua es 1 g/cm³.
- Punto de fusión: La temperatura a la cual una sustancia cambia de sólido a líquido.
- Ejemplo: El punto de fusión del hielo es 0°C.
- Punto de ebullición: La temperatura a la cual una sustancia cambia de líquido a gas.
- Ejemplo: El punto de ebullición del agua es 100°C.
- Magnetismo: La capacidad de una sustancia para ser atraída por un imán.
- Ejemplo: El hierro es magnético.
- Solubilidad: La capacidad de una sustancia para disolverse en otra.
- Ejemplo: La sal es soluble en agua.
B. Propiedades extensivas e intensivas:
- Propiedades Intensivas: No dependen de la cantidad de materia presente.
- Ejemplo: Densidad, color, punto de fusión, punto de ebullición.
- Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de materia presente.
- Ejemplo: Masa, volumen, tamaño.
C. Propiedades químicas:
Las propiedades químicas son características que solo pueden observarse o medirse cuando una sustancia experimenta un cambio químico, es decir, cuando se transforma en una sustancia diferente. Estas propiedades incluyen:
- Reactividad: La capacidad de una sustancia para reaccionar con otras sustancias.
- Ejemplo: El sodio reacciona vigorosamente con el agua.
- Toxicidad: El grado en el que una sustancia puede dañar a los seres vivos.
- Ejemplo: El cianuro es altamente tóxico.
- Inflamabilidad: La capacidad de una sustancia para arder en presencia de una llama.
- Ejemplo: La gasolina es altamente inflamable.
- Combustibilidad: La capacidad de una sustancia para arder cuando se calienta.
- Ejemplo: La madera es combustible.
Actividad: propiedades físicas y químicas
1. Señale la diferencia entre los pares de términos siguientes y dé dos ejemplos específicos de cada uno de ellos:
a) Propiedad química y propiedad física;
b) Propiedad intensiva y propiedad extensiva;
c) Cambio químico y cambio físico;
d) Masa y peso.
2. ¿Cuáles de las propiedades siguientes son químicas y cuáles físicas?
a) Encender un cerillo genera una llama;
b) Un tipo de acero es muy duro y contiene el 95% de hierro, el 4% de carbono y el 1% de otros elementos;
c) La densidad del oro es de 19,3 g/mL;
d) El hierro se disuelve en ácido clorhídrico con desprendimiento de hidrógeno gaseoso;
e) La lana de acero arde en aire;
f) La refrigeración reduce la rapidez de maduración de la fruta.
Laboratorio: Reconocimiento de propiedades físicas y químicas
Objetivo:
- Identificar las propiedades físicas y químicas de diversas sustancias comunes a través de experimentos en el laboratorio.
Materiales:
- 3 beakers (vasos de precipitados) de 100 ml
- 3 espátulas
- 1 probeta de 100 ml
- 1 mechero de alcohol
- 1 gradilla
- Tubos de ensayo
- 1 pinza para tubos de ensayo
- 1 termómetro
- 1 imán
- Agua destilada
- Vinagre
- Bicarbonato de sodio
- Arena
- Aceite de cocina
- Limaduras de hierro
- Cloruro de sodio (sal de mesa)
- Papel de filtro
- Papel indicador de pH
- Guantes de laboratorio
- Gafas de seguridad
- Libreta de laboratorio y lápiz
Procedimiento:
Parte 1: Propiedades físicas
- Solubilidad en agua:
- Llena un beaker con 50 ml de agua destilada.
- Añade una pequeña cantidad (1/2 cucharadita) de sal de mesa y agita. Registra si la sal se disuelve.
- Repite el procedimiento con arena, bicarbonato de sodio, limaduras de hierro y aceite de cocina. Registra los resultados.
- Densidad:
- Llena una probeta con 50 ml de agua destilada.
- Añade lentamente 10 gramos de sal de mesa y observa si se hunde o flota. Registra los resultados.
- Repite el procedimiento con arena, bicarbonato de sodio, limaduras de hierro y aceite de cocina. Registra los resultados.
- Magnetismo:
- Coloca una pequeña cantidad de limaduras de hierro en un plato de plástico.
- Usa un imán para determinar si las limaduras de hierro son atraídas por el imán.
- Repite el procedimiento con arena, sal de mesa y bicarbonato de sodio. Registra los resultados.
Parte 2: Propiedades químicas
- Reacción con vinagre:
- Llena tres tubos de ensayo con 10 ml de vinagre cada uno.
- Añade una pequeña cantidad (1/2 cucharadita) de bicarbonato de sodio a uno de los tubos de ensayo y observa la reacción. Registra los resultados.
- Añade una pequeña cantidad de arena al segundo tubo de ensayo y observa si hay alguna reacción. Registra los resultados.
- Añade una pequeña cantidad de sal de mesa al tercer tubo de ensayo y observa si hay alguna reacción. Registra los resultados.
- Cambio de pH:
- Usa papel indicador de pH para medir el pH del agua destilada. Registra los resultados.
- Añade una pequeña cantidad de bicarbonato de sodio al agua destilada y mide nuevamente el pH. Registra los resultados.
- Añade una pequeña cantidad de vinagre al agua destilada y mide nuevamente el pH. Registra los resultados.
Análisis de resultados:
| Sustancia | Solubilidad en agua | Densidad (se hunde/flota) | Magnetismo (Sí/No) | Reacción con vinagre (Sí/No) | pH inicial | pH con bicarbonato | pH con vinagre |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sal de mesa | |||||||
| Arena | |||||||
| Bicarbonato de sodio | |||||||
| Limaduras de hierro |
Conclusiones:
- Propiedades físicas:
- Determine qué sustancias son solubles en agua y cuáles no.
- ¿Cómo reconocer cuándo una sustancia es densa y cuándo no? ¿Por qué?
- ¿Cómo reconocer si una sustancia es magnética o no?
- Propiedades químicas:
- ¿Cómo se evidencia de que ha ocurrido una reacción química con las sustancias trabajadas?
- ¿Cómo compara usted el pH medido de cada sustancia? Analice sus observaciones.
- Análisis general:
- Discuta cómo las propiedades físicas y químicas de las sustancias pueden ser usadas para diferenciarlas.
- Reflexione sobre la importancia de estas propiedades en aplicaciones de la vida cotidiana.