TEMA 2: Identificación de las propiedades físicas de los materiales: • Cualitativas • Extensivas • Intensivas
PDA: • Clasifica diferentes materiales con base en su estado de agregación e identifica su relación con las condiciones físicas del medio.
• Identifica las propiedades extensivas (masa y volumen) e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales.
• Explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían la capacidad de percepción de nuestros sentidos.
Las propiedades de la materia son las características químicas y físicas que la componen y describen. Se pueden clasificar en extensivas e intensivas, y en generales y específicas:
- Propiedades generales: Son características comunes a todos los cuerpos, como la masa, el volumen, el peso, la porosidad, la inercia, la impenetrabilidad y la divisibilidad.
- Propiedades extensivas: Dependen de la cantidad de materia presente, como la masa y el volumen.
- Propiedades intensivas: No dependen de la cantidad de materia, como la dureza y la densidad.
- Propiedades específicas: Caracterizan cada tipo de sustancia, como la densidad, la temperatura, la dureza, el punto de fusión y el punto de ebullición.
Otras propiedades de la materia son: Sabor, Color, Olor, Elasticidad.
La densidad es una propiedad importante de la materia, ya que depende de qué tan cerca estén juntas las partículas diminutas. Por ejemplo, una pelota de golf es más pesada que una pelota de ping-pong, aunque sean aproximadamente del mismo tamaño, porque tiene una mayor densidad.
Sabor, color, densidad, dureza u olor son algunas propiedades características. Propiedades generales de la materia son aquellas que nos permiten saber si algo está hecho de materia o no, por lo que no nos permiten distinguir las distintas clases de materia. Pero eso no significa que no sean importantes.
¿Qué son los estados de agregación de la materia?
Una propiedad física es cualquier propiedad que es medible, usualmente se asume que el conjunto de
propiedades físicas define el estado de un sistema físico. Los cambios en las propiedades físicas de un sistema
describen sus transformaciones y su evolución temporal entre estados instantáneos. Las propiedades físicas a
veces se denominan observables. Podemos definir las propiedades físicas de un objeto mediante la
observación y la medición. Por ejemplo, las propiedades físicas de un cubo de madera serían: denso, sólido,
cuadrado, de madera, orgánico, no maleable, etc.
Las propiedades físicas constantemente se clasifican en propiedades intensivas y extensivas. Una propiedad
intensiva no depende del tamaño de la extensión del sistema, o de la cantidad de material del sistema,
mientras que una propiedad extensiva exhibe un comportamiento agregativo o aditivo. Estas clasificaciones
sólo pueden mantenerse válidas cuando las subdivisiones más pequeñas de la muestra no interaccionan entre
sí en un determinado proceso físico o químico. Las propiedades también pueden ser clasificadas respecto a su
distribución geométrica en homogéneas y heterogéneas.
¿Qué son las propiedades generales de la materia?
Cuando hablamos de las propiedades generales de la materia nos referimos al conjunto de
características o cualidades físicas que posee la materia, que está compuesta por alguna (o más de
una) sustancia. Esto significa que todo lo que existe y que podemos tocar o percibir está hecho de materia en
alguno de sus cuatro estados de agregación: sólidos, líquidos, gases y plasmas.
A pesar de estar compuesta a menudo por distintos elementos químicos en distintas proporciones, la materia
existe de manera homogénea (no se distinguen a simple vista sus elementos) o heterogénea (se perciben
fácilmente sus elementos). Y dependiendo de su composición, variarán también sus propiedades físicas y
químicas.
Propiedades extrínsecas o generales. Son aquellas características que comparte absolutamente toda la
materia, sin distinción de su composición, forma, presentación o elementos constitutivos.
Las propiedades
generales no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas propiedades extrínsecas son la masa,
el volumen, el peso y la temperatura.
La materia es todo aquello que ocupa una parte observable del espacio y tiene una cierta cantidad de energía asociada.
Las propiedades generales de la materia son:
- Extensión. Espacio o volumen que ocupa un determinado cuerpo.
- Masa. Cantidad de materia que contiene un cuerpo.
- Inercia. Capacidad de conservar su estado de reposo o movimiento sin intervención de una fuerza.
- Porosidad. Espacio que existe entre las partículas de un cuerpo.
- Divisibilidad. Capacidad de subdivisión en partes más pequeñas de la materia.
- Peso. Fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo material.
Propiedades extensivas e intensivas de la materia
Por otro lado las propiedades pueden ser clasificadas en extensivas o intensivas:
- Propiedades extensivas. Son aquellas en que el valor medido reside en las propiedades de la masa. Por ejemplo: el peso, el área, el volumen y la fuerza. Las propiedades extensivas de la materia son aquellas que varían dependiendo de la cantidad de materia observada. Son propiedades aditivas, es decir, se pueden sumar sus valores conforme se acumula la materia: el peso total de una barra de bronce aumenta si se le suma otra barra idéntica. Asimismo, de la división de una propiedad extensiva y otra se obtiene normalmente una propiedad intensiva: por ejemplo, al dividir la masa y el volumen se obtiene la densidad.
- Propiedades intensivas. Son propiedades que no dependen de la masa, es decir, son las mismas para una muestra pequeña que para una muestra grande. Por ejemplo: el color, el sabor, la electronegatividad, el punto de ebullición, el punto de fusión y la dureza. se llaman propiedades intensivas a aquellas que no dependen de la cantidad de materia que un cuerpo tiene y que, por lo tanto, no son aditivas. Esto significa que si se divide la materia en fragmentos más pequeños, estos fragmentos conservarán estas mismas propiedades. Por ejemplo, la densidad de un material (qué tan cerca están organizadas sus partículas) no depende del tamaño de la muestra: una barrita de plomo y un grano de plomo tienen siempre la misma densidad.
Propiedades específicas de la materia
Propiedades físicas (definen la forma y el estado en que se puede medir de la materia):
- Densidad. Cantidad de masa por unidad de volumen. Cada material tiene su propia densidad.
- Punto de fusión. Temperatura a la que la sustancia cambia de estado sólido a líquido (es una propiedad intensiva de la materia sólida).
- Conductividad eléctrica. Capacidad de un material para conducir la corriente eléctrica a través de su estructura. Existen materiales que son buenos conductores de la electricidad (como los metales) y materiales aislantes (como el vidrio, el plástico y la madera).
- Conductividad térmica. Grado o medida en que un material puede conducir calor. La temperatura, los cambios de fase del material y la conductividad eléctrica influyen en la conductividad térmica. Muchos metales tienen buena conductividad térmica, mientras que los polímeros no tienen buena conductividad térmica y los materiales como el corcho, son aislantes térmicos.
- Punto de ebullición. Temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión que rodea al líquido haciendo que el líquido se transforme en gas. Cuando la temperatura de un líquido supera su punto de ebullición, aumenta mucho la energía cinética de sus partículas (que es la energía que tienen como resultado de su movimiento). Las partículas romperán la tensión superficial del líquido debido a este aumento de movimiento y pasarán a la fase vapor.
Las propiedades generales de la materia son:
- Extensión. Espacio o volumen que ocupa un determinado cuerpo.
- Masa. Cantidad de materia que contiene un cuerpo.
- Inercia. Capacidad de conservar su estado de reposo o movimiento sin intervención de una fuerza.
- Porosidad. Espacio que existe entre las partículas de un cuerpo.
- Divisibilidad. Capacidad de subdivisión en partes más pequeñas de la materia.
- Peso. Fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo material.
Masa: La masa de los objetos es la cantidad de materia que hay congregada en ellos, es decir, la cantidad
de materia que los compone. La masa se determina mediante la inercia que presenten o la aceleración que
presente una fuerza actuando sobre ellos, y se mide en el Sistema Internacional con unidades de masa,
como los gramos (g) o kilogramos (kg). No debe confundirse la masa con el peso (que es una magnitud
vectorial, medida en Newtons), ni con la cantidad de sustancia (que se mide en moles).
Peso: El peso es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre los objetos. Se mide en Newtons (N) en
el Sistema Internacional, porque se trata de una fuerza que ejerce el planeta sobre la materia, y es una
magnitud vectorial, dotada de sentido y dirección. El peso de un cuerpo depende solo de su masa y de la
intensidad del campo gravitacional al cual esté sometido.
Elasticidad: Esta propiedad permite a los cuerpos recuperar su forma original (memoria de forma) luego de
haber sido sometidos a una fuerza externa que los obligara a perderla (deformación elástica). Es una
propiedad que permite distinguir entre los elementos elásticos y los frágiles, es decir, entre los que recuperan su
forma una vez eliminada la fuerza externa y aquellos que se fracturan en pedazos más pequeños.
Inercia: La inercia es la resistencia de la materia a modificar la dinámica de sus partículas frente a una fuerza
externa. Es la propiedad de los cuerpos de permanecer en reposo relativo o mantener su movimiento relativo
cuando no hay una fuerza externa que actúe sobre ellos. Existen dos tipos de inercia: la mecánica, que
depende de la cantidad de masa, y la térmica, que depende de la capacidad calorífica y la conductividad
térmica.
Volumen: El volumen es una magnitud escalar que refleja la cantidad de espacio tridimensional que ocupa un
cuerpo. Se mide en el Sistema Internacional mediante metros cúbicos (m3) y se calcula multiplicando la
longitud de un objeto, el ancho y su altura.
Dureza: La dureza es la resistencia que ejerce la materia frente a alteraciones físicas como el rayado, la
abrasión o la penetración. Depende de la fuerza de unión de sus partículas. Así, los materiales duros tienden a
ser impenetrables e inmodificables, mientras que los blandos pueden deformarse con facilidad.
Densidad: La densidad alude a la cantidad de materia presente en un material, pero también a qué tan
juntas se encuentran sus partículas. Por eso, se la define como la masa dividido el volumen que ocupa esa
masa. Los materiales densos son impenetrables y poco porosos, mientras que los poco densos pueden ser
atravesados con facilidad porque hay espacios abiertos entre sus moléculas. La unidad estándar de medición
de la densidad es de peso por volumen, es decir, kilogramos sobre metro cúbico (kg/m3).
PROPIEDADES ESPECIFICAS DE LA MATERIA
Las propiedades específicas de la materia, son aquellas propiedades que caracterizan a una sustancia y que
la hace diferente de las demás. Por la forma en que se comportan los cuerpos frente a fuerzas que se le
aplican, se clasifican en cuatro grupos llamados estados de agregación o estados físicos. Todas las sustancias
se pueden presentar en los cuatro estados de agregación dependiendo de las condiciones de presión y
temperatura a que se encuentren.
ESTADO SOLIDÓ: Presentan el estado solidó aquellos cuerpos que tienen forma y volumen
definido o propio, resisten a los agentes que tienden a cambiar su forma y volumen,
debido a que entre sus moléculas existe una gran fuerza de atracción.
ESTADO LÍQUIDO: Presentan el estado líquido aquellos cuerpos que tienen volumen
propio o definido, que adoptan la forma del recipiente que los contiene, resisten a los
agentes que tienden a cambiar su volumen, pero no así a los agentes que tienden a
cambiar su forma, esto debido a que la fuerza de atracción y fuerza de repulsión entre
moléculas son muy parecidas.
.
ESTADO GASEOSO: Presentan el estado gaseoso, aquellos cuerpos que toman la
forma y volumen del recipiente que los contiene, por lo mismo no resisten a los
agentes que cambian su forma y volumen, esto se debe a que la fuerza de atracción
entre sus moléculas es muy pequeña en comparación a su fuerza de repulsión.
ESTADO PLASMA: Es la menos común para la experiencia cotidiana, puede considerarse como el estado
normal de la materia en el universo, el sol, las estrellas y materia intergaláctica, si el vapor se calienta a
temperaturas superiores a 2000oC los átomos se disocian formando un gas de electrones libres y núcleos puros
llamados
PLASMA. Es la menos común para la experiencia cotidiana, puede considerarse como el estado
normal de la materia en el universo, el sol, las estrellas y materia intergaláctica, si el vapor se calienta a
temperaturas superiores a 2000oC los átomos se disocian formando un gas de electrones libres y núcleos puros
llamados
DENSIDAD ABSOLUTA o MASA ESPECIFICA: La densidad de un material se define como la cantidad de masa
por unidad de volumen, por lo que se cuantifica por el cociente que resulta entre la masa y el volumen del
cuerpo.
Propiedades físicas de la materia.
Las propiedades físicas de la materia son las características visibles y propias de una sustancia que pueden ser
medidas y no producen nuevas sustancias químicas. Algunas de las propiedades físicas que podemos
encontrar son, por ejemplo:
Estado físico: sólido líquido, gaseoso o plasma (estados de la materia)
Olor: fragante, frutal, químico, mentolado, dulce, leñoso, podrido, cítrico, etc.
Sabor: salado, ácido, amargo, dulce, picante.
Densidad: relación entre masa y volumen.
Viscosidad: resistencia en la fluidez de un líquido.
Maleabilidad: flexibilidad.
Temperatura de ebullición: temperatura necesaria para que lo líquido se vuelva gaseoso.
Punto de fusión: temperatura necesaria para que los sólidos se fundan y los líquidos se solidifiquen.
Conductividad: capacidad de conducir algún tipo de energía.
Solubilidad: capacidad de una sustancia de disolverse en otra, etc.
Cambios de estado de la materia.
Los cambios de estado que se dan entre estos son: vaporización, fusión, solidificación, sublimación,
sublimación inversa, ionización y des ionización.
Los procedimientos de transformación de las fases de la materia suelen ser reversibles y los más conocidos son
los siguientes:
Evaporación. Es el proceso mediante el cual, introduciendo energía calórica (calor), parte de la masa
de un líquido (no necesariamente la totalidad de la masa) se transforma en gas.
Ebullición o vaporización. Es el proceso mediante el cual, suministrando energía calórica, la totalidad
de masa de un líquido se transforma en un gas. La transición de fase ocurre cuando la temperatura
supera el punto de ebullición (temperatura a la cual la presión del vapor del líquido se iguala a la
presión que rodea al líquido, por tanto, se convierte en vapor) del líquido.
Condensación. Es el proceso mediante el cual, retirando energía calórica, un gas se transforma en un
líquido. Este proceso es contrario a la vaporización.
Licuefacción. Es el proceso mediante el cual, aumentando mucho la presión, un gas se transforma en
un líquido. En este proceso, el gas también se somete a bajas temperaturas, pero lo que lo caracteriza
es la elevada presión a que es sometido el gas.
Solidificación. Es el proceso mediante el cual, aumentando la presión, un líquido puede transformarse
en sólido.
Congelación. Es el proceso mediante el cual, retirando energía calórica, un líquido se transforma en
sólido. La transición de fase ocurre cuando la temperatura toma valores menores que el punto de
congelación del líquido (temperatura a la cual el líquido se solidifica).
Fusión. Es el proceso mediante el cual, suministrando energía calórica (calor), un sólido puede
transformarse en líquido.
Sublimación. Es el proceso mediante el cual, suministrando calor, un sólido se transforma en gas, sin
pasar antes por el estado líquido.
Deposición o sublimación inversa. Es el proceso mediante el cual, retirando calor, un gas se transforma en
sólido, sin pasar antes por el estado líquido.
