LA QUÍMICA Y LA MATERIA -conceptos relacionados, propiedades, estados, fenómenos físicos y químicos-

MODALIDAD VIRTUAL - ACTIVIDAD N°1

PARTES "A" y "B": plazo máximo de entrega MARTES 24 de MARZO
PARTES "C" y "D": plazo máximo de entrega MARTES 31 de MARZO

PARTE "A"

QUÍMICA COMO CIENCIA

La química es una rama de las ciencias naturales, junto con la física, la biología, la geología y la astronomía (todas ellas están relacionadas entre sí). Todas las ciencias naturales estudian fenómenos que ocurren en la naturaleza.

La química nos rodea por todos lados, en la cocina, en los alimentos, en los elementos de limpieza, en los elementos de la construcción, en las pinturas, en las plantas, en nuestro propio cuerpo, etc. (es decir, no se limita solamente en laboratorios especializados). Entender cómo están formadas las diferentes “cosas” y entender cómo y por qué sufren transformaciones es lo que busca contestar la química.

La química es la rama de las ciencias naturales que se encarga del estudio de la materia: su estructura, sus propiedades y sus transformaciones.

MATERIA

Todo lo que nos rodea y nos constituye, es decir, todo lo que forma el universo, está formado por materia. Por ej: el aire, el suelo, los minerales, las plantas, los asteroides, son formas de materia.

Toda la materia posee masa y ocupa un lugar en el espacio (es decir, que tiene volumen).

Podemos decir entonces que la materia es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio.

La materia está formada de partículas infinitamente pequeñas llamadas átomos.

CUERPO

Un cuerpo es una porción limitada de materia.

SUSTANCIA (ó MATERIAL)

Es el tipo o clase de materia que forma un cuerpo (da información sobre de qué están hechos los cuerpos). Existen muchas clases de sustancias que se diferencian unas de otras por sus propiedades.

Ejemplos de sustancias: cobre, lana, madera, cuero, plástico, vidrio, etc.

Cuerpo	Sustancia ó Material
Cuerpos iguales pueden estar formados por distintas sustancias. Ejemplo: un plato: puede ser de vidrio, plástico, madera, metal, etc	La misma sustancia puede formar distintos cuerpos.  Ejemplo: la sustancia plata: puede formar parte de collares, pulseras, anillos, adornos, etc
Un cuerpo se distingue de otro por su forma	Una sustancia se distingue de otra por sus propiedades

PARTE "A" - Actividades:

1.     Escribe 5 situaciones cotidianas donde ocurra algún proceso químico

2.     Indica cuáles de las siguientes opciones se refieren a materia:

ARBOL – SOLIDARIDAD – PIEDRA – ARCOIRIS – CORAZÓN – AMISTAD – VAPOR DE AGUA – REFLEJO – AIRE - SOMBRA– SONIDO – NUBE – ENERGÍA - SANGRE

3.     Indica cuáles de las siguientes opciones se refieren a un CUERPO y cuáles se refieren a una SUSTANCIA:

LÁPIZ, LUNA, MADERA, PIEDRA, AGUA, CAMPERA, PLANTA, PLÁSTICO,  ALUMINIO, LATA, OXÍGENO

4.     Indicar SI ó NO, según se trate o no de MATERIA.

En el caso de que sea materia, indicar con una cruz (X) si corresponde a CUERPO ó SUSTANCIA

	MATERIA	CUERPO	SUSTANCIA
Zapato
Acero
Número
Nube
Libertad
Arcilla
Cuero

5.     Realiza un lista de las principales ramas de la química

6.     Menciona y explica por lo menos 5 desarrollos de la vida moderna donde la química haya sido necesaria para el desarrollo de las mismas.

PARTE "B"

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Una propiedad de la materia es una característica de ésta que puede ser

-apreciada por nuestros sentidos: se las llama caracteres organolépticos (olor, sabor, color, textura, etc) y son de tipo CUALITATIVAS  (descriptivas)

ó

-determinada por mediciones (peso, volumen, punto de fusión, dureza, densidad, etc). Estas son de tipo CUANTITATIVAS, es decir que son medibles, pudiéndose obtener un valor determinado con su correspondiente unidad de medida.

Existe otra clasificación de las propiedades de la materia:

-Propiedades EXTENSIVAS: son aquellas que dependen de la cantidad de materia considerada (al variar la cantidad de materia considerada, varía el valor obtenido). Por ej: masa, peso,  volumen, superficie, longitud, etc.

-Propiedades INTENSIVAS: son aquellas que NO dependen de la cantidad de materia que se analiza, sino que sólo dependen del tipo de sustancia, (no varían aunque cambie la cantidad de materia considerada). Por ej: color, olor, sabor, dureza, solubilidad, punto de ebullición, densidad, etc.

Las propiedades intensivas de la materia son útiles para diferenciar una sustancia de otra y para decidir qué usos puede dársele a cada sustancia.

Ejemplos de propiedades intensivas (ó constantes físicas o específicas)

Propiedades intensivas	Sustancias
	AGUA	ORO	MERCURIO	OXÍGENO
Color	Incolora	Amarillo dorado	Gris plateado	Incoloro
Estado de agregación (a 25°C)	Líquida	sólido	líquido	gaseoso
Densidad	a 4°C 1g/cm3	a 25°C 19,3g/cm3	a 25°C 13,5g/cm3	a 25°C 1,42g/cm3
Punto de Fusión	0°C	1063°C	-38,9°C	-218,8°C
Punto de Ebullición	100°C	2707°C	356,7°C	-183°C

Diferencia entre masa y peso –repaso de concepto de física-

*Masa es la cantidad de materia que compone un cuerpo. En cualquier lugar del universo es igual. Unidades de medida: mg, g, kg, libra, etc

*Peso es una magnitud que depende de la masa del cuerpo pero también de la fuerza de atracción gravitatoria correspondiente al lugar donde esté ese cuerpo. Un cuerpo no pesa lo mismo en la tierra que en la luna, pero en ambos lugares tienen la misma masa. Unidades de medida: kg fuerza, Newton, dina, etc.

En la tierra, 1 kg de masa corresponde a un peso de 1 kgf (kg fuerza) = 9,8N

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES ó SUSTANCIAS

*Según su origen:

- NATURALES: se obtienen directamente de la naturaleza (agua, aire, suelo, seres vivos)

                        Se clasifican a su vez según su grado de elaboración:

                        - Sin elaboración: leche, sal

                        - Con elaboración (el producto final está muy relacionado con las materias primas originales):

                                               Artesanales: mermeladas, quesos

                                               Industriales: papel, yogurt

- SINTÉTICOS: se obtienen exclusivamente mediante procesos en los que interviene el hombre (el producto final difiere completamente de las materias primas originales). Ej: aspirina, pinturas, etc.

*Según su composición:

-SUSTANCIAS SIMPLES: están formadas por átomos iguales (del mismo elemento químico)

Ejemplo: el ozono –que absorbe la radiación UV del sol (fórmula química O₃), está formado sólo por átomos de Oxígeno

-SUSTANCIAS COMPUESTAS: están formadas por átomos diferentes (diferentes elementos químicos)

Ejemplo: el agua (fórmula química H₂O), está formada por átomos de oxígeno y de hidrógeno.

GRADOS DE DIVISIÓN DE LA MATERIA

Toda la materia es discontinua y está formada por estructuras invisibles e indivisibles, infinitamente pequeñas, llamadas átomos. Antes de llegar al átomo, se pueden distinguir diferentes grados de división de la materia:

Partícula: es la menor porción de materia, observable a simple vista, que posee todas las propiedades de la misma.

Molécula: es la menor porción de materia, no observable a simple vista, que posee todas las propiedades de la misma y que puede existir libre en la naturaleza.

Átomo: es la menor porción de materia, no observable con ningún instrumento óptico, que pierde las propiedades generales de la materia y posee propiedades específicas de cada átomo o elemento. Los átomos generalmente se unen entre si  para formar moléculas (no suelen estar libres en la naturaleza)

PARTE "B" - Actividades:

1.     Analiza las siguientes propiedades e indica cuales son INTENSIVAS y cuales EXTENSIVAS. Indica también cuales son CUALITATIVAS y cuales son CUANTITATIVAS

COLOR – PESO – DUREZA – TEXTURA – SABOR – VOLÚMEN – DENSIDAD – PUNTO DE FUSION

2.     En un laboratorio químico ingresa para su análisis un bloque de una sustancia sólida desconocida que presenta las siguientes propiedades:

Masa: 100 gramos                    Color: blanco                           Olor: sin olor particular

Dureza: quebradizo                   Textura: ligeramente áspero      Punto de fusión: 300°C

Volumen: 3 cm³                                                                        Solubilidad: Insoluble en agua y en alcohol

Indicar cuáles son propiedades intensivas y cuales son extensivas.

3.     ¿Qué propiedades debo observar para diferenciar una sustancia de otra?

4.     Averigua qué es la densidad y en qué unidades de medida se expresa. ¿En qué se diferencia la densidad del peso específico?

5.     Analiza la fórmula química de las siguientes sustancias e indica si se trata de sustancias simples o compuestas:

-       El Dióxido de carbono que exhalamos al respirar (CO₂)

-       El Nitrógeno que es un gas que forma parte del aire (N₂)

-       El amoníaco, responsable del olor fuerte de la orina (NH₃)

6.     Completar el cuadro con SI ó NO según corresponda:

	Visible a simple vista	Conserva las propiedades del material ó sustancia del que forman parte	Puede existir libre en la naturaleza
Partícula
Molécula
Átomo

PARTE "C"

ESTADOS DE LA MATERIA (Ó ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA)

La teoría cinético-molecular dice que toda materia que vemos está formada por moléculas en continuo movimiento, que están relacionadas entre sí por fuerzas. Existen 2 fuerzas que actúan entre las moléculas:

-las fuerzas de cohesión o atracción que tienden a mantener las moléculas unidas. Estas son fuerzas débiles cuando las moléculas están alejadas y cada vez más intensas a medida que las moléculas están más cerca.

-las fuerzas de repulsión que tienden a alejar las moléculas unas de otras.

A medida que aumenta la temperatura la energía cinética aumenta (el movimiento de las moléculas aumenta) y esto modifica el equilibrio entre las fuerzas de atracción y de repulsión.

Tradicionalmente, la materia se ha clasificado según su estado físico en 3 categorías:

SÓLIODO	LÍQUIDO	GASEOSO
Las moléculas están muy juntas entre si	Las moléculas están más separadas, permitiendo cierto movimiento.	Las moléculas están muy separadas unas de otras
Predominan las fuerzas de atracción	Las fuerzas de atracción y de repulsión están equilibradas	Predominan las fuerzas de repulsión
Tienen volumen y forma constantes	Tienen volumen constante pero no tienen forma constante. Adquieren la forma del recipiente que los contiene, sino, tienden a derramarse.	Tienen forma y volumen variable. No pueden ser contenidos en un recipiente abierto.
No son compresibles (no se pueden comprimir)	Son levemente compresibles	Son muy compresibles (se comprimen fácilmente)
Tienen superficies de acuerdo a su forma	Tienen una superficie libre plana y horizontal	No tienen superficies libres

El estado de la materia depende de 3 factores:

1.     La temperatura                         2. La presión                3. La naturaleza de la sustancia

Hoy en día se habla de 4 estados de agregación de la materia, donde se incluye al PLASMA.

CAMBIOS DE ESTADOS DE LA MATERIA

Dependiendo de la temperatura y la presión, las sustancias pueden sufrir cambios físicos, es decir, pasar de un estado a otro, sin que se altere su composición química.

                        

Cada sustancia tiene una temperatura o punto de fusión y una temperatura o punto de ebullición característicos. Son propiedades intensivas  de cada sustancia.

Características de los cambios de estado:

-son reversibles

-la masa se conserva en el proceso

-la temperatura permanece constante durante el cambio de estado

-el material cede o absorbe calor (energía)

Ejemplo: el agua tiene un Punto de fusión de 0°C y un Punto de Ebullición de 100°C

                                           

*A temperaturas menores a 0°C (ejemplo: freezer ó alta montaña) el agua está en estado sólido (hielo, nieve)

*A temperaturas entre mayores a 0°C y menores a 100°C (ejemplo, temperatura ambiente casi todo el año, temperatura de la heladera) el agua está en estado líquido (agua de lluvia, agua para tomar, agua de río)

*A temperaturas mayores a 100°C (ejemplo al hervir el agua, en un incendio) el agua para a estado gaseoso (pasa a integrar el aire)

El pasaje de estado líquido a gaseoso (Vaporización) puede darse de dos formas:

Evaporación: es el pasaje del estado líquido al estado gaseoso que se verifica en la superficie del líquido.  La evaporación ocurre a cualquier temperatura. La rapidez con que ocurre la evaporación de un líquido va a depender de la naturaleza de la sustancia líquida, la superficie expuesta, la presión exterior o atmosférica y la circulación de una corriente de aire sobre el líquido.

Ebullición: es el pasaje del estado líquido al gaseoso que ocurre en todo el volumen del líquido (tanto en el interior como en la superficie). En esta situación también influye la presión atmosférica, ya que el pasaje ocurre cuando la presión de vapor del líquido iguala a la presión atmosférica. A menor presión atmosférica (por ejemplo en lo alto de una montaña), el punto de ebullición de una sustancia va a ser ligeramente menor.

-Cada sustancia tiene una temperatura de ebullición la caracteriza (a una presión determinada)

PARTE "C" - Actividades

1.     Coloca  a qué estado de agregación corresponden las siguientes características:

·           Volumen y forma constantes:…………………………………………..

·           Se comprime con mucha facilidad:………………………………

·           Volumen constante y forma variable (adquiere la forma del recipiente que lo contiene): …………

2. Indica el estado en que se encuentra:

*Una piedra: ……………….  * el agua del río V: ………………….   * Un lápiz: ……………………

* El aire que respiramos:…………..       el vapor de agua: ……………….    Una gaseosa:……………. 

3. Investiga cuáles son las características del plasma o estado plasmático. Investiga ejemplos donde se puede encontrar materia en estado plasmático.

4. ¿Qué nombre tiene el proceso de cambio de estado cuando…

a. se derrite la manteca?    

b. se seca la ropa?            

c. se forma el rocío?         

d. se congela un trozo de carne en el freezer?        

e. se “empaña” el vidrio con el vapor del baño?

5. El punto de fusión del alcohol es de -114°C y el punto de ebullición es de 70°C (cuando no se aclara, se entiende que es a presión normal).

-Realiza una línea de temperaturas marcando el punto de fusión y de ebullición de la sustancia.

-Marca las siguientes temperaturas en la misma línea, analiza cada situación e indica en qué estado se encuentra la sustancia a las siguientes temperaturas:

    a.    -130°C

    b.    0°C

    c.     90°C

    d.    25°C (temperatura ambiente)

6. Analiza la siguiente tabla y completa la información faltante:

Sustancia	Punto de Fusión (°C)	Punto de Ebullición (°C)	Estado de la sustancia a temperatura ambiente (25°C)	Estado de la sustancia a 80°C	Estado de la sustancia a   -10°C
Plomo	327	1725
Mercurio	-38	357
Oxígeno	-219	-183

7. Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. En el caso de las falsas, reescribir la oración de forma correcta.

a. El aumento de la presión sobre un líquido, aumenta su temperatura de ebullición.

b. Mientras el líquido hierve, aumenta la temperatura de sus vapores.

c. Para determinar la temperatura de ebullición de un líquido, el bulbo del termómetro debe estar sumergido en el líquido.

d. Cuando se seca la ropa estamos ante un proceso de ebullición.

e. Los días más ventosos, la evaporación de un líquido expuesto al viento es menor.

f. En un campamento en lo alto de una montaña, el agua empieza a hervir a una temperatura mayor.

PARTE "D"

CAMBIOS DE LA MATERIA: FENÓMENOS FÍSICOS Y QUÍMICOS

La caída de un cuerpo, la combustión de la leña, la fusión de un sólido, la fotosíntesis, la liberación de la energía solar, etc, se denominan fenómenos. Todos los fenómenos ocurren en nuestro entorno, es decir, en lo que llamamos “naturaleza”.

Fenómeno es todo cambio que presentan las sustancias o los cuerpos en sus propiedades, en su estructura o en sus relaciones.

Clasificación de los fenómenos, según el tipo de cambio que se produce:

FENÓMENO FÍSICO	FENÓMENO QUÍMICO
No se altera la composición (las mismas sustancias iniciales se hallan al finalizar el fenómeno)	Se altera la composición (hay transformación de la materia, originándose sustancias nuevas)
Se puede repetir con la misma sustancia inicial la cantidad de veces que se quiera, ya que la materia no cambió	No se puede repetir con la misma sustancia inicial, ya que esta se transformó en otra.
Ejemplos: los cambios de estado de la materia (congelar agua, o hervir agua y que luego se condense en la tapa de la olla),  golpear una campana, colar los fideos, trozar un pedazo de papel, etc.	Ejemplos: quemar papel, la oxidación de un trozo de hierro, etc.

Tanto en los fenómenos físicos, como en los químicos, se cumple la ley de masas o ley de conservación de la materia, que dice que la materia no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Es decir, que todos los átomos que participan de un fenómenos (tanto físico como químico) están presentes tanto al inicio, como al final del fenómeno. En el caso de los fenómenos químicos los átomos se reorganizan (es decir, que los mismos átomos están al final del proceso formando moléculas diferentes. (Esto se cumple en un sistema cerrado, donde no hay intercambio de materia con el medio ambiente.)

PARTE "D" - Actividades:

1. Clasificar los siguientes fenómenos según sean físicos (F) o químicos (Q):

   a.     Oxidación de una lata                         

   b.    Formación del arcoíris                         

   c.     Movimiento de los planetas                            

   d.    Disolución de azúcar en agua              

   e.     Encender un fósforo

    f.     Formación de hielo

    g.    Secado de la ropa   

    h.     Picar un diente de ajo  

    i.      La fotosíntesis en las plantas

2.     Dadas las siguientes características indica si corresponden a fenómenos FÍSICOS (F), a fenómenos QUÍMICOS (Q), ó a ambos (FyQ).

   a.     Se pueden repetir con la misma sustancia inicial

   b.    Ocurren en la naturaleza

   c.     No se altera la composición molecular de las sustancias

   d.    Se forman sustancias nuevas diferentes a las iniciales

   e.     Se cumple la ley de conservación de la materia