Índice
Propiedades generales
- Materia
- Todo lo que tiene masa y ocupa un volumen.
- Sistema material
- Porción de materia confinada en una región del espacio.
- Sustancia
- Forma de materia que tiene una composición química y unas propiedades características determinadas.
La masa y el volumen son propiedades generales de la materia, lo que significa que no nos permiten distinguir una sustancia de otra.
Masa
Es la cantidad de materia que tiene un objeto o sistema material.
En el SI se mide en kg.
Volumen
Es el espacio que ocupa un objeto o sistema material.
En el SI se mide en $\mathrm{m^3}$, aunque también se puede medir en L ($1\thinspace\mathrm{m^3} = 10^3\thinspace\mathrm L$).
Propiedades específicas
Las propiedades específicas o características de la materia son aquellas que nos permiten distinguir una sustancia de otra.
Densidad
La densidad $d$ de un objeto se define como la relación (cociente) entre su masa $m$ y su volumen $V$:
$$ d = \frac{m}{V} $$En el SI se mide en kg/m3.
En esta tabla, tomada de la entrada sobre densidad en la versión inglesa de la Wikipedia, puedes ver la densidad de diversos materiales (ordenados de menor a mayor densidad).
 / [CC BY](https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Artsy_density_column.png/207px-Artsy_density_column.png)
Kelvinsong / CC BY
Puedes aprender más sobre la densidad jugando con esta simulación:
Ejemplos
El etanol tiene una densidad de $0.79\thinspace\mathrm{g/cm^3}$. Calcula la masa contenida en una botella de medio litro.
Lo primero que tenemos que hacer es homogeneizar las unidades. Podemos convertir el volumen, $0.5\thinspace\mathrm L$, en $\mathrm{cm^3}$:
$$ 0.5\thinspace\cancel{\mathrm L}\cdot \frac{1\thinspace\cancel{\mathrm{dm^3}}}{1\thinspace\cancel{\mathrm L}}\cdot \frac{10^3\thinspace\mathrm{cm^3}}{1\thinspace\cancel{\mathrm{dm^3}}} = 500\thinspace\mathrm{cm^3} $$A partir de la expresión de la densidad, podemos despejar la masa $m$:
$$ d = \frac{m}{V}\rightarrow m = V\cdot d = 500\thinspace\cancel{\mathrm{cm^3}} \cdot 0.79\thinspace\mathrm{g/\cancel{cm^3}} = 395\thinspace\mathrm{g} = 0.395\thinspace\mathrm{kg} $$Calcula el volumen que ocupan $390\thinspace\mathrm g$ de una sustancia cuya densidad es de $2390\thinspace\mathrm{kg/m^3}$.
Ya que la densidad nos la dan en unidades del SI, pasamos la masa, $m=390\thinspace\mathrm g$, a kg:
$$ m = 390\thinspace\cancel{\mathrm g} \cdot \frac{1\thinspace\mathrm{kg}}{10^3\thinspace\cancel{\mathrm g}} = 0.390\thinspace\mathrm{kg} $$A partir de la expresión de la densidad, despejamos el volumen $V$:
$$ d = \frac{m}{V}\rightarrow V = \frac{m}{d} = \frac{0.390\thinspace\cancel{\mathrm{kg}}}{2390\thinspace\mathrm{\cancel{kg}/m^3}} = 1.632\times 10^{-4}\thinspace\mathrm{m^3} = 163.2\thinspace\mathrm{cm^3} $$Estados de agregación
Los tres principales estados de agregación en los que podemos encontrar a la materia son:
Sólido
- Volumen y forma fijos.
- No se pueden comprimir.
- No fluyen por sí mismos.
Líquido
- Volumen fijo, forma variable.
- Poco compresibles.
- Pueden fluir.
Gaseoso
- Volumen y forma variables.
- Se comprimen.
- Fluyen fácilmente.
¿En qué estado de agregación está la nieve? Descúbrelo en esta estupenda entrada del blog.
También puedes aprender más sobre el cuarto estado de la materia, el plasma, aquí.
Cambios de estado
La materia puede cambiar de estado al variar la presión o temperatura, permaneciendo su masa constante mientras que su volumen varía.
Además, durante un cambio de estado la temperatura permanece constante, como se muestra en la siguiente curva de calentamiento (temperatura$-$tiempo) de una sustancia pura:
 —gas ionizado).](/media/materia-2ESO-3ESO/grafica-calentamiento.svg)
Las temperaturas (o puntos) de fusión y ebullición (ambas aumentan con la presión) son, al igual que la densidad, propiedades características de la materia.
También puedes ver esta excelente práctica virtual del Departamento de Física y Química del IES Valle del Saja donde nos enseñan cómo realizar una gráfica de enfriamiento del naftaleno:
Modelo cinético-molecular
Postulados
- La materia está formada por partículas muy pequeñas, entre las que no existe nada (vacío).
- Existen fuerzas de atracción que mantienen unidas a las partículas.
- Las partículas están en continuo movimiento, siendo la temperatura una medida de su energía cinética media (a mayor temperatura mayor velocidad).
Explicación de los estados de agregación
Sólido
Líquido
Gas
Mira esta simulación de aire por el Dr. Michael Kuiper, jefe de equipo del grupo de Modelización Molecular y de Materiales del proyecto Data61 de la CSIRO:
Simulación
Puedes conocer mejor las propiedades de los estados de agregación con la siguiente simulación:
o ver esta simulación de la congelación del agua en hielo por el Dr. Michael Kuiper, jefe de equipo del grupo de Modelización Molecular y de Materiales del proyecto Data61 de la CSIRO:
Mezclas
Al mezclarse dos o más sustancias distintas, no se obtiene una nueva sustancia, ya que las sustancias que forman la mezcla conservan sus propiedades y pueden separarse mediante procedimientos físico-químicos.
Tipos
Homogéneas
Aquellas en las que no es posible distinguir sus componentes a simple vista.
Heterogéneas
Aquellas en las que sí es posible distinguir sus componentes a simple vista.
Disoluciones
Son un buen ejemplo de mezclas homogéneas, cuyos componentes pueden ser tanto sólidos, líquidos o gases. En una disolución distinguimos dos componentes:
- Soluto
- El componente que está en menor proporción.
- Disolvente
- El componente que está en mayor proporción.
Concentración
Podemos expresar la concentración de una disolución de varias formas distintas, entre ellas:
g/L
Expresa el número de gramos de soluto por cada litro de disolución:
$$ c\thinspace(\mathrm{g/L}) = \frac{m_\text{soluto}\thinspace (\mathrm{g})}{V_\text{disolución}\thinspace (\mathrm{L})} $$% en masa
Expresa el número de gramos de soluto por cada $100\thinspace\mathrm g$ de disolución:
$$ c\thinspace(\\%\thinspace m) = \frac{m_\text{soluto}}{m_\text{soluto}+m_\text{disolvente}}\times 100 $$% en volumen
Expresa el número de litros de soluto por cada $100\thinspace\mathrm L$ de disolución:
$$ c\thinspace(\\%\thinspace V) = \frac{V_\text{soluto}}{V_\text{soluto}+V_\text{disolvente}}\times 100 $$Simulación
Puedes aprender más con esta simulación, donde se expresa la concentración en mol/L, es decir, cuántos moles1 de soluto hay por cada litro de disolución:
Métodos de separación
Decantación
Método físico para separar mezclas heterogéneas de líquidos y sólidos no solubles (suspendidos) o de líquidos no miscibles de diferente densidad (con un embudo de decantación).
Filtración
Método físico para separar mezclas heterogéneas de líquidos y sólidos no solubles a través de un medio poroso, llamado tamiz, criba, cedazo o filtro.
Destilación
Método físico para separar mezclas de líquidos con distinto punto de ebullición.
Cristalización
Método químico para separar mezclas homogéneas, como sólidos disueltos en líquidos.
-
El mol es la unidad de cantidad de sustancia en el SI. Se suele decir que el mol es la docena del químico, pues, al igual que una docena indica que tenemos 12 elementos, un mol indica que tenemos la constante de Avogadro ($6.02214076\times 10^{23}$) de elementos (puedes aprender más sobre cómo están definidas cada una de las unidades del SI aquí). ↩︎
Rodrigo Alcaraz de la Osa
💼 · 🤝 · 🔗 · ✍️
Soy Doctor en Física y Profesor de Física y Química en el IES Peñacastillo de Cantabria (España).
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