Propiedades de la Materia y Magnitudes Físicas en Química

1. ¿Qué es la materia?

La materia es la característica común de todas las materias, las cuales están formadas por partículas muy pequeñas (átomos) que mantienen distancia, masa y volumen.

• Masa: Magnitud que expresa el contenido de materia de un cuerpo.
• Volumen: Medida del espacio que ocupa un cuerpo.
• Materia: Todo aquello que posee masa y ocupa volumen.

Propiedades de la materia

A cada tipo de materia le llamamos sustancia y se diferencian en que tienen propiedades específicas, como la densidad, el comportamiento frente al calor o la temperatura de fusión y de ebullición. Las propiedades específicas diferencian entre sí a las distintas clases de sustancias.

2. Magnitudes físicas

Las longitudes, la masa o el tiempo son magnitudes físicas. Para obtener su valor se realizan medidas que se comparan con la unidad (el metro, kilogramo o segundo), lo que permite caracterizar a los materiales y describir los procesos en los que intervienen.

Definición

Magnitudes físicas: Propiedades que se expresan mediante una cantidad y una unidad correspondiente.

5. La masa y el volumen

La masa es una magnitud que solo depende del número de partículas del cuerpo o sistema material, mientras que el volumen depende de las condiciones de presión y temperatura. La masa se mide empleando balanzas (balanzas electrónicas por su exactitud y rapidez). Es común medir la cantidad de los líquidos por su volumen, pero no es una medida exacta debido a la dilatación del volumen de los líquidos.

6. La densidad

La densidad de un material es una medida de lo concentrada que está la materia en él. Cada material posee una densidad característica: los gases son poco densos, mientras que algunos sólidos presentan una densidad muy elevada. La densidad es una magnitud derivada que se define como la relación que existe entre la masa y el volumen (m/v).

El valor de la densidad de una sustancia depende del tamaño de la muestra, pero no depende de la extensión, por lo que se clasifica dentro de las magnitudes intensivas. La densidad se mide independientemente de su masa y volumen totales. Cabe destacar que la densidad de los cuerpos varía con la temperatura; la consecuencia de la relación m/v es que, al aumentar la temperatura, generalmente la densidad disminuye.

7. La temperatura

Algunas sustancias sufren cambios medibles cuando aumenta su temperatura, propiedad que se emplea para construir termómetros. Al poner el termómetro en contacto con un cuerpo, se produce el paso de energía del cuerpo caliente al frío hasta que se igualan sus temperaturas; entonces podemos observar la medición.

Escalas termométricas

La escala Celsius asigna el valor 0 al hielo fundiéndose y el valor 100 al agua hirviendo (escala centígrada). También existe la escala Kelvin del Sistema Internacional. La temperatura indica el estado térmico de un cuerpo y se expresa en una escala como la de Celsius o Kelvin.

8. Materia homogénea y heterogénea

• Homogénea: Aspecto uniforme, no se observan partes diferentes.
• Heterogénea: No es uniforme, se observan diferencias entre sus partes.

Homogeneización: Proceso para evitar la formación de cristales de agua en los helados o grumos de grasa en la leche. Esta clasificación depende de la escala de observación.

9. Mezclas y sustancias puras

Casi todos los tipos de materia que existen son mezclas. Por ejemplo, el agua de los manantiales contiene O₂ y sales disueltas; la leche contiene grasas, proteínas y sales.

Sustancias puras vs. Mezclas

• Las sustancias puras poseen propiedades específicas que las caracterizan, como la densidad y la temperatura de cambio de estado.
• Las mezclas, por el contrario, carecen de propiedades específicas fijas, ya que estas dependen de la concentración de sus componentes.

Métodos de separación

• Filtración: Se pasa la mezcla por un filtro o tamiz que permite el paso del líquido y retiene las partículas sólidas.
• Decantación: Se deja reposar la mezcla para que sedimenten las partículas más densas.
• Destilación: Se hierve la mezcla y se condensan los vapores producidos para separar componentes con distintos puntos de ebullición.

Disoluciones

Las disoluciones son mezclas homogéneas. Por ejemplo, la atmósfera terrestre es una mezcla gaseosa (aunque el texto mencione decantación, técnicamente es una mezcla) que contiene N₂, O₂ y otros componentes.

Concentración de disoluciones

Según la cantidad de soluto, las disoluciones pueden ser: diluidas, concentradas y saturadas.