quÍmica general€¦ · propiedades de la materia alumnos: briones verde, christian alexander...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
QUÍMICA GENERAL CICLO: 2008-A
DOCENTE:
ING. CARMEN LÓPEZ CASTRO
TEMA:
PROPIEDADES DE LA MATERIA
ALUMNOS:
BRIONES VERDE, Christian Alexander 072583C
CHUCARI MARTINEZ, Jorge Jesús 072570I GAMARRA QUISPE, Saúl Abel 072567H
MEDINA GIMENEZ; Xuxa 072606C
LIMA - PERU
MAYO - 2008
1
ÍNDICE GENERAL
Introducion. ........................................................................................................................... 2 1. Las Propiedades Extensivas .......................................................................................... 3
1.1 El Volumen .................................................................................................................. 3 1.2 El Peso ........................................................................................................................ 4
1.2.1 Diferencia entre peso y masa .............................................................................................. 5 1.2.2 Unidades de peso ................................................................................................................ 6
1.3 La Longitud ................................................................................................................. 7 1.3.1 Medidas de longitud ............................................................................................................. 7
1.4 El Calor ....................................................................................................................... 8 1.4.1 Transferencia del calor ........................................................................................................ 9 1.4.2 Fluido calorífico .................................................................................................................. 11 1.4.3 Unidades de medida .......................................................................................................... 11 1.4.4 Medida experimental del calor ........................................................................................... 11
2. Las Propiedades intensivas ......................................................................................... 12 2.1 Propiedades fisicas: .................................................................................................. 12
2.1.1 Textura ............................................................................................................................... 13 2.1.2 Elasticidad ......................................................................................................................... 13 2.1.3 Dureza ............................................................................................................................... 13 2.1.4 Densidad ............................................................................................................................ 14 2.1.5 Color, Olor y Sabor ............................................................................................................ 17 2.1.6 Capacidad de conducir el calor y la electricidad ................................................................ 17 2.1.7 Capacidad de dilatación y concentración ........................................................................... 17 2.1.8 Dúctibilidad ........................................................................................................................ 17 2.1.9 Maleabilidad ....................................................................................................................... 17 2.1.10 Temperatura: ..................................................................................................................... 18 2.1.11 Punto de fusión: ................................................................................................................. 18 2.1.12 Solubilidad: ........................................................................................................................ 18
2.2 Propiedades Químicas: ............................................................................................. 18 2.2.1 La Acidez ........................................................................................................................... 18 2.2.2 La afinidad electrónica ....................................................................................................... 19 2.2.3 La solubilidad ..................................................................................................................... 21 2.2.4 La reactividad .................................................................................................................... 22 2.2.5 La alcalinidad ..................................................................................................................... 22 2.2.6 El Anfoterismo ................................................................................................................... 22 2.2.7 La conductividad ................................................................................................................ 23 2.2.8 Energía de activación ........................................................................................................ 26 2.2.9 El estado de oxidación ....................................................................................................... 27 2.2.10 Fosforescencia .................................................................................................................. 27 2.2.11 Metaestabilidad .................................................................................................................. 28 2.2.12 Molecularidad .................................................................................................................... 28 2.2.13 Alotropía ............................................................................................................................ 29 2.2.14 Polaridad ............................................................................................................................ 29
Bibliografía. ........................................................................................................................ 32
2
INTRODUCCIÓN
A continuación en el siguiente trabajo hablaremos acerca de las propiedades de la materia,
tanto específicas como generales, en las cuales nos daremos cuenta de que cada una de
estas propiedades se encuentra presente en nuestro entorno, en la atmósfera y en el universo.
Daremos a conocer de que no solo el termino materia es aquello que ocupa un lugar en el
espacio sino que también es todo cuerpo que tiene masa y es perceptible a nuestros sentidos.
Para profundizar un poco mas en el tema se presentaran una serie de ejemplificaciones para
una factible noción del tema, esperando que sea de su agrado.
3
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Definimos a la materia a todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y que nos rodea, una
propiedad de la materia es una cualidad propia de la misma que puede ser apreciada por los
sentidos, es decir todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear; a todo esto le
denominamos materia.
Todas las sustancias se caracterizan por sus propiedades individuales y algunas veces únicas.
El color, el punto de fusión, el punto de ebullición y la densidad son ejemplos de las
propiedades que poseen.
Las propiedades de la materia se clasifican en dos grandes grupos como: Extensivas e
intensivas.
1. LAS PROPIEDADES EXTENSIVAS
Son aquellas que dependen de la cantidad de materia, por ejemplo: El Peso, el Volumen, a
Longitud, la Energía interna que es la suma de las energías cinéticas y potencial de cada
partícula, por lo tanto, será mayor si aumenta el número de ellas.
1.1 EL VOLUMEN
Es una magnitud definida como el espacio que ocupa un cuerpo.
Su unidad en S.I. es el m3
ò km3
,cm3
.
La unidad para medir volúmenes en el sistema Internacional es:
m3
ò metro cúbico.
m13
= dm1000 3
m13
= cm1000000 3
4
Para medir el volumen de los líquidos y los gases también podemos fijarnos en la capacidad
del recipiente que los contiene ,utilizando las unidades de capacidad especialmente el litro (l)
y el mililitro (ml).Existe una equivalencia entre las unidades de volumen y de capacidad.
l1 = dm1 3
ml1 = cm1 3
En química general el dispositivo de uso mas frecuente para medir volúmenes es el probeta
.Cuando se necesite mas exactitud se usan pipetas ò buretas.
Las probetas son recipientes de vidrio graduados para medir el volumen de los líquidos
(leyendo la división correspondientes al nivel alcanzado por el liquido) y solidos (midiendo el
volumen del liquido desplazado por el solido, es decir la diferencia entre el nivel alcanzado por
el liquido y con el solido sumergido).
Fig. Nº1: La base circular de plástico sirve para evitar que la probeta se caiga accidentalmente
1.2 EL PESO
Es la medida cuantitativa de la fuerza gravitatoria actuando sobre un objeto Cerca de la
superficie de la tierra.
La aceleración de la gravedad es aproximadamente constante; esto significa que el peso de
un objeto material es proporcional a su masa.
Realmente dado que la intensidad de la fuerza gravitatoria varia según la posición ,en los polos es igual a
sm
283,9 ,en la línea ecuatorial es igual a s
m279,9 y en latitud 450 es igual a
5
sm
28,9 ,el peso depende de la ubicación ,Si no se especifica lo contrario, se entiende se
trata del peso provocado por una intensidad de gravedad definida como normal, de valor 9,81
sm
2 ,Al estado en el que y un cuerpo tiene peso nulo, se le llama ingravidez.
Al ser el peso una fuerza se mide con el dinamómetro y su unidad en el sistema internacional
es el Newton (N).
El dinamómetro esta formado por un resorte con un extremo libre y posee una escala
graduada en unidades de peso.
Para saber el peso de un objeto solo se debe colgar del extremo libre del resorte, el que se
estirará; mientras se estire, más pesado es el objeto.
1.2.1 Diferencia entre peso y masa
Fig. Nº2: Diagrama del cuerpo libre para un cuerpo, donde se especifican las fuerzas que actúan sobre él
A diferencia de la masa, el peso depende de la posición relativa del objeto o de su
distancia a la Tierra, y de la aceleración con que se mueve. También depende del planeta
u otro cuerpo masivo que actúa sobre el objeto. En las proximidades de la Tierra, y
mientras no haya una causa que lo impida, todos los objetos caen animados de una
aceleración de la gravedad, g, por lo que están sometidos a una fuerza constante, que es
el peso.
Los objetos diferentes son atraídos por fuerzas gravitatorias de magnitud distinta. La fuerza
gravitatoria que actúa sobre un objeto de masa m se puede expresar matemáticamente por
la expresión:
Donde:
6
= peso, = masa y = aceleración de la gravedad (aproximadamente 9,81 metros
sobre segundo al cuadrado).
No se debe confundir el peso con la masa ya que, según la ecuación expresada en la parte
superior, la masa es igual:
En el uso moderno del campo de la mecánica, el peso y la masa son cantidades
fundamentalmente diferentes: la masa es una propiedad intrínseca de la materia mientras
que el peso es la fuerza que resulta de la acción de la gravedad en la materia.
Sin embargo, el reconocimiento de la diferencia es, históricamente, un descubrimiento
relativamente reciente. Es por eso que en muchas situaciones cotidianas la palabra peso
continúa siendo usada cuando se piensa en masa. Por ejemplo, se dice que un objeto
pesa un kilogramo cuando el kilogramo es una unidad de masa.
La distinción entre masa y peso no es tan importante para muchos sucesos prácticos
porque, con una razonable aproximación, la intensidad de la gravedad es la misma en casi
toda la superficie terrestre. En tal campo gravitatorio, la fuerza gravitatoria que ejerce en un
objeto (su peso) es proporcional a su masa. Así, si el peso de un objeto A, se dice, 10
veces más que la del objeto B, entonces la masa del objeto A es diez veces mayor que la
del objeto B. Ésto significa que la masa de un objeto puede ser medida indirectamente por
su peso.
El uso de peso por el de masa también persiste en alguna terminología científica, por
ejemplo en los términos peso atómico o peso molecular.
1.2.2 Unidades de peso
Fig. Nº3: El dinamómetro mide el peso de un objeto
7
Los sistemas de unidad de peso (fuerza) y masa tienen mucha historia compartida, en
parte porque su distinción no fue propiamente entendida cuando muchas de ellas
comenzaron a usarse.
En la mayoría de trabajo científico moderno, las cantidades físicas se miden en unidades
del SI. La unidad del SI de masa es el kilogramo, para la fuerza es el newton (N) que
expresada en otras unidades fundamentales es kg.m.s-2.
En unidades inglesas, la libra puede ser una unidad de fuerza o de masa. Las unidades
relacionadas son usadas en subsistemas separados de unidades como el slug. El
kilogramo fuerza no es una unidad del SI de fuerza, definida como la fuerza ejercida a un
kilogramo de masa en una gravedad estándar. La dina es la unidad cgs de fuerza y
tampoco es parte del SI.
1.3 LA LONGITUD
La longitud es una magnitud creada para medir la distancia entre dos puntos .las unidades
para medir la longitud son:
1"
pulgada = 4,54 cm 1 pie = 12 pulgadas 1 yarda = 3 pies
1.3.1 Medidas de longitud
Cuando medidos la longitud de un onjeto, estamos viendo cuantas veces entra una unidad
de medida en el largo del objeto. Para que todos obtengamos el mismo resultado debemos
usar la misma unidad de medida .Para ello se creó una unidad principal de longitud
llamada metro que es fija, universal e invariable.
El Sistema de unidades de medida que incluye al metro y a sus múltiplos se llama sistema
métrico decimal.
El Sistema Métrico decimal es el usado en la mayoría de los países.
8
En este sistema, cada unidad de medida se obtiene de multiplicar o dividir por 10,100 ò
1000 la unidad principal que es el metro.
Decímetro = 1dm = 0,1 m
Centímetro = 1cm = 0,01 m
Milímetro = 1mm = 0,001 m
1m = 10 dm = 100cm = 1000 mm
Decàmetro = 1dam = 10 m
Hectómetro = 1hm = 100m
Kilómetro = 1km = 1000m
1m = 0,1 dam = 0,01 hm = 0,001 km
1.4 EL CALOR
El calor es una forma de energía asociada al movimiento de los átomos, moléculas y otras
partículas que forman la materia. El calor puede ser generado por reacciones químicas (como
en la combustión), nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que
tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (como en los hornos de
microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de
la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su
temperatura se equilibre. El calor puede ser transferido entre objetos por diferentes
mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque
en la mayoría de los procesos reales todos los mecanismos anteriores se encuentran
presentes en mayor o menor grado.
El calor que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo de transformación
que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los cuerpos no tienen calor,
sino energía interna. El calor es la transferencia de parte de dicha energía interna (energía
térmica) de un sistema a otro, con la condición de que estén a diferente temperatura. El
científico escocés Lord Ewan D.Mcgregor descubrió en 1905 la constante del calor específico
9
en la ecuación de Q = m c (1cal/gºc) delta tº lo cual explica la utiliza con la escala Mcgregor
descubierta en 1904 por su esposa Lady Emily Mcgregor .
1.4.1 Transferencia del calor El calor se puede transmitir por el medio de tres formas distintas:
a) Conducción Térmica La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos
sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que
tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto
por medio de ondas
La conducción del calor es muy reducida en el espacio ultra alto vacío y es nula en el
espacio vació ideal, espacio sin energía.
Fig. Nº4: Conducción Térmica
b) Convección Térmica La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque
se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con
diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales
fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, disminuyen su densidad
y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a
menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio
de las corrientes ascendente y descendente del fluido.
10
Fig. Nº5: Convección Térmica
c) Radiación Térmica
Radiación térmica es la radiación emitida por un cuerpo como consecuencia de su
temperatura y depende además de una propiedad superficial llamada emitancia. Todo
cuerpo emite radiación hacia su entorno y absorbe radiación de éste cuerpo
La radiación infrarroja de un radiador hogareño común o de un calefactor eléctrico es un
ejemplo de radiación térmica, al igual que la luz emitida por una lámpara incandescente. La
radiación térmica se produce cuando el calor del movimiento de partículas cargadas dentro
de los átomos se convierte en radiación electromagnética.
Fig. Nº6: Imagen tomada con radiación infrarroja
11
1.4.2 Fluido calorífico El calor siempre se transfiere entre 2 cuerpos de diferentes temperaturas y el flujo de calor
siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor
temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren
en equilibrio térmico, vale decir, a la misma temperatura.
1.4.3 Unidades de medida Tradicionalmente, la cantidad de energía térmica intercambiada se mide en calorías, que
es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para elevar su
temperatura de 14.5 a 15.5 grados Celsius. El múltiplo más utilizado es la kilocaloría
(Kcal.):
De aquí se puede deducir el concepto calor específico de una sustancia, que se define
como la energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de dicha sustancia un
grado Celsius, o bien el concepto capacidad calorífica, análogo al anterior pero para una
masa de un mol de sustancia (en este caso es necesario conocer la estructura química de
la misma).
Joule, tras múltiples experimentaciones en las que el movimiento de unas palas,
impulsadas por un juego de pesas, se movían en el interior de un recipiente con agua,
estableció el equivalente mecánico del calor, determinando el incremento de temperatura
que se producía en el fluido como consecuencia de los rozamientos producidos por la
agitación de las palas:
El joule (J) es la unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades, (S.I.).
El BTU, (o unidad térmica británica) es una medida para el calor muy usada en Estados
Unidos y en muchos otros países de América. Se define como la cantidad de calor que se
debe agregar a una libra de agua para aumentar su temperatura en un grado Fahrenheit, y
equivale a 252 calorías.
1.4.4 Medida experimental del calor Para determinar, de manera directa, el calor que se pone de manifiesto en un proceso de
laboratorio, se suele emplear un calorímetro. En esencia, se trata de un recipiente que
12
contiene el líquido en el que se va a estudiar la variación de energía por transferencia de
calor y cuyas paredes y tapa (supuestamente adiabáticas) deben aislarlo, al máximo, del
exterior.
Fig. Nº7: Medición experimental del calor
2. LAS PROPIEDADES INTENSIVAS
Estas propiedades de la materia no lo tienen todos los cuerpos, debido a que ellos no
dependen de la cantidad de masa, además estas propiedades son importantes porque
permiten distinguir a un cuerpo de otro.
Las propiedades Intensivas pueden ser físicas como: la densidad, la tenacidad, la
conductividad eléctrica y calorífica, la elasticidad, maleabilidad, cambios de estado o también
pueden ser químicas como: la fuerza oxidante, la acidez o basicidad, combustibilidad,
capacidad de combinación (valencia), electronegatividad entre otros. Tratando de que estos
conceptos queden claros a continuación se mencionan las definiciones de cada una de las
propiedades mencionadas.
2.1 PROPIEDADES FISICAS:
Son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus
moléculas no se modifican. Una propiedad física es una característica que puede ser
estudiada usando los sentidos o algún instrumento específico de medida.
Las principales propiedades físicas de la materia son:
13
2.1.1 Textura Se denomina así no sólo a la apariencia externa de la estructura de los materiales, sino al
tratamiento que puede darse a una superficie a través de los materiales.
Puede ser táctil, cuando presenta diferencias que responden al tacto, y a la visión, rugosa,
áspera, suave, etc.
2.1.2 Elasticidad Propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser
comprimido o estirado por una fuerza externa.
Fig. Nº8: Elasticidad
2.1.3 Dureza Se denomina dureza a la resistencia a ser rayado que ofrece la superficie lisa de un
mineral, y refleja, de alguna manera, su resistencia a la fricción.
Fig. Nº9: Dureza
14
2.1.4 Densidad Es una propiedad que nos indica la masa que tiene un cuerpo por cada unidad de
volumen.
Donde D = densidad M = masa V = volumen
Cada sustancia posee una densidad única y no depende de la cantidad de masa y es
diferente para cada sustancia.
Elementos químicos de la A-B
No. Nombre Símbolo Densidad (g/ml)
P. E.°C.
P. F.°C.
1 Actinio Ac 10,07 3300 1050 2 Aluminio Al 2,7 2450 660 3 Americio Am 13,67 2600 9944 Antimonio Sb 6,68 1380 630,55 Argón Ar 1,40 -185,8 -189,46 Arsénico As 5,73 613 8177 Astato At No reportada 350 300 8 Azufre S 2,33 444,6 119,09 Bario Ba 3,5 1640 71410 Berilio Be 1,85 2770 1278 11 Berquelio Bk 14,78 2660 1140 12 Bismuto Bi 9,8 1560 27113 Boro B 2,34 3865 2080 14 Bromo Br 3,12 58,78 -7,25
Elementos químicos de la C-E
No. Nombre Símbolo Densidad g/ml
P.E. °C
P.F. °C
15 Cadmio Cd 8,65 765 321
16 Calcio Ca 1,55 1440 839
17 Californio Cf No reportada 1490 900
18 Carbono C 2,62 4830 3727
19 Cerio Ce 6.78 3468 796
20 Cesio Cs 1,87 690 28,4
15
21 Circonio Zr 6,49 3580 1852
22 Cloro Cl 1,56 -34,05 -101
23 Cobalto Co 8,9 2900 1495
24 Cobre Cu 8,96 2595 1083
25 Criptón Kr 2,6 -152 -157,3
26 Cromo Cr 7,19 2665 1875
27 Curio Cm 13,5 3540 1340
28 Disprosio Dy 8,54 2600 1407
29 Einstenio Es No reportada No reportada No reportada
30 Erbio Er 9,1 2900 1497
31 Escandio Sc 3,0 2730 1539
32 Estaño Sn 7,30 2270 232
33 Estroncio Sr 2,6 1380 768
34 Europio Eu 5,26 1439 826
Elementos químicos de la F-L
No. Nombre Símbolo Densidad g/ml
P.E °C
P.F °C
35 Fermio Fm 1,69 No reportado No reportado
36 Flúor F 1,505 -188,13 -219,61
37 Fósforo P 1,82 280 44,1
38 Francio Fr No reportada 677 27
39 Gadolinio Gd 7,89 3273 1313
40 Galio Ga 5,91 2403 30
41 Germanio Ge 5,32 2830 937
42 Hafnio Hf 13,1 4602 2227
43 Hahnio Ha No reportada No reportado No reportado
44 Helio He 0,126 -268,9 -272,2
45 Hidrógeno H 0,08988 -252,87 -255,34
46 Hierro Fe 7,86 2750 1535
47 Holmio Ho 8,8 2700 1474
48 Indio In 7,31 2080 157
49 Iridio Ir 22,5 4130 2410
50 Iterbio Yb 6,98 1196 819
51 Itrio Y 4,5 3338 1522
52 Lantano La 6,7 3464 918
53 Laurencio Lr No reportada No reportado No reportado
54 Litio Li 0,53 1342 181
55 Lutecio Lu 9,84 3402 1663
Elementos químicos de la M-P
No. Nombre Símbolo Densidad g/ml
P.E °C
P.F °C
56 Magnesio Mg 1,74 1107 649
57 Manganeso Mn 7,43 962 1245
58 Mendelevio Md No reportada No reportado No reportado
59 Mercurio Hg 13,53 356,58 -38,87
60 Molibdeno Mo 10,22 5560 2610
61 Neodimio Nd 7,01 3074 1021
16
62 Neón Ne 1,20 -246,08 -248,6
63 Neptunio Np 20,4 3902 630
64 Niobio Nb 8,55 4742 2468
65 Níquel Ni 8,91 2732 1453
66 Nitrógeno N 1,2506 -196 -210
67 Nobelio No No reportada No reportado No reportado
68 Oro Au 19,3 2970 1064,4
69 Osmio Os 22,4 5027 3030
70 Oxígeno O 1,43 -182,96 -218,4
71 Paladio Pd 12,02 2970 1554
72 Plata Ag 10,50 2212 961,93
73 Platino Pt 21,4 3827 1772
74 Plomo Pb 11,4 1740 328
75 Plutonio Pu 19,84 3235 641
76 Polonio Po 9,4 962 254
77 Potasio K 0,86 760 63
78 Praseodimio Pr 6,77 3520 931
79 Promecio Pm 6,475 3000 1042
80 Protactinio Pa 15,4 4227 1552
Elementos químicos de la R-Z
No. Nombre Símbolo Densidad g/ml
P.E °C
P.F °C
81 Radio Ra 5,5 1140 700
82 Radón Rn 9,91 -62 -71
83 Renio Re 20,53 5627 3180
84 Rodio Rh 12,41 3727 1966
85 Rubidio Rb 1,53 686 38,89
86 Rutenio Ru 12.2 3900 2310
87 Rutherfordio Rf No reportada No reportado No reportado
88 Samario Sm 7,54 1794 1074
89 Selenio Se 4,79 685 50
90 Silicio Si 2,33 2355 1410
91 Sodio Na 0,97 883 98
92 Talio Tl 11,85 1457 304
93 Tántalio Ta 16,6 5425 2996
94 Tecnecio Tc 11,5 4567 2200
95 Teluro Te 6,24 990 452
96 Terbio Tb 8,27 3230 1356
97 Titanio Ti 4,5 3287 1660
98 Torio Th 11,7 4850 1750
99 Tulio Tm 9,33 1950 1545
100 Tungsteno W 19,3 5660 3410
101 Uranio U 18,90 3818 1132
102 Vanadio V 5,8 3380 1890
103 Xenón Xe 3,06 -108,1 -111,8
104 Yodo I 4,92 185 113,6
105 Zinc Zn 7,14 907 420
17
2.1.5 Color, Olor y Sabor Muchas sustancias tienen un color, un olor y un sabor característicos que las hacen
fácilmente identificables. Por ejemplo: por su olor, podemos distinguir el cloro del
amoníaco; por su color, el oro de la plata; por su sabor, el azúcar de la sal.
2.1.6 Capacidad de conducir el calor y la electricidad Los cuerpos de algunas sustancias tienen la propiedad de conducir el calor o la
electricidad. Los que tienen esa propiedad se llaman conductores; los que no, aisladores.
Estas propiedades son mensurables y sus medidas se llaman, respectivamente,
conductividad eléctrica y conductividad térmica.
2.1.7 Capacidad de dilatación y concentración Es la propiedad de las sustancias de cambiar de tamaño con la temperatura. La capacidad
de dilatación y contracción es una propiedad mensurable. Su medida se llama coeficiente
de dilatación (esta expresión abarca a la dilatación propiamente dicha y a la contracción o
dilatación negativa)
2.1.8 Dúctibilidad Es la propiedad de los materiales que se pueden hacer hilos y alambres.
2.1.9 Maleabilidad Es la capacidad de los metales para ser láminas.
Fig. Nº10: Maleabilidad
18
2.1.10 Temperatura: Es la medida de grado de agitación térmica de las partículas de un cuerpo.
2.1.11 Punto de fusión: El punto de fusión es la temperatura a la cual el estado sólido y el estado líquido de una
sustancia, coexisten en equilibrio térmico, a una presión de 1 atmósfera.
2.1.12 Solubilidad: La solubilidad es la medida o magnitud que indica la cantidad máxima de soluto que puede
disolverse en una cantidad determinada de solvente y a una temperatura dada.
2.2 PROPIEDADES QUÍMICAS:
Son aquellas en las que las sustancias se transforman en otras, debido a que los átomos que
componen las moléculas se separan formando nuevas moléculas. Además que pueden ser
observadas o medidas dependiendo de la habilidad de las sustancias para reaccionar y formar
una nueva sustancia que tiene propiedades diferentes.
2.2.1 La Acidez La acidez de una sustancia es el grado en el que es ácida. El concepto complementario es
la basicidad.
La escala más común para cuantificar la acidez o la basicidad es el pH, que sólo es
aplicable para disolución acuosa. Sin embargo, fuera de disoluciones acuosas también es
posible determinar y cuantificar la acidez de diferentes sustancias. Se puede comparar, por
ejemplo, la acidez de los gases dióxido de carbono (CO2, ácido), trióxido de azufre (SO3,
ácido más fuerte) y di nitrógeno (N2, neutro).
Asimismo, en amoníaco líquido el sodio metálico será más básico que el magnesio o el
aluminio.
En alimentos el grado de acidez indica el contenido en ácidos libres. Se determina
mediante una valoración (volumetría) con un reactivo básico. El resultado se expresa como
19
el % del ácido predominante en el material. Ej.: En aceites es el % en ácido oleico, en
zumo de frutas es el % en ácido cítrico, en leche es el % en ácido láctico.
2.2.1.1 Tipos de acidez A nivel industrial, se consideran dos tipos de acidez. Se tiene la acidez natural y la acidez
desarrollada. La acidez natural se debe a la composición natural del alimento o sustancia.
La acidez desarrollada se debe a la acidificación de la sustancia ya sea por procesos
térmicos, enzimáticos o microbiológicos.
La que posee importancia en el aspecto tecnológico, es la desarrollada. Ésta suele
determinar la sanidad industrial de la sustancia para obtener productos secundarios.
Fig. Nº11: Medición experimental de la acidez
2.2.2 La afinidad electrónica Es la cantidad de energía absorbida por un átomo aislado en fase gaseosa para formar un
Ion con una carga eléctrica de -1. Si la energía no es absorbida, sino liberada en el
proceso, la afinidad electrónica tendrá, en consecuencia, valor negativo tal y como sucede
para la mayoría de los elementos químicos; en la medida en que la tendencia a adquirir
electrones adicionales sea mayor, tanta más negativa será la afinidad electrónica. De este
modo, el flúor es el elemento que con mayor facilidad adquiere un electrón adicional,
mientras que el mercurio es el que menos.
La fórmula correspondiente es:
20
Siendo A (g) un átomo neutro en estado gaseoso; un electrón y EA, la afinidad
electrónica.
Su variación en la tabla periódica es un aumento en los periodos de izquierda a derecha y
en los grupos disminuye hacia abajo.
Cuando la afinidad electrónica es mayor a cero, el proceso sería endotérmico y cuando la
electroafinidad es menor a cero, el proceso sería exotérmico.
EA > 0 (proceso endotérmico); EA < 0 (proceso exotérmico)
Aunque la afinidad electrónica parece variar de forma caótica y desordenada a lo largo de
la tabla periódica, se pueden apreciar patrones. Los no metales tienen afinidades
electrónicas más bajas que los metales, exceptuando los gases nobles que presentan
valores positivos por su estabilidad química, ya que la afinidad electrónica está
influenciada por la regla del octeto.
Los elementos del grupo 1, tienden a ganar un electrón y formar aniones -1, completando
el subnivel s, mientras que los elementos del grupo 2, que ya lo tienen completo, no
presentan esa tendencia. Análogamente sucede en el bloque p, donde las afinidades
electrónicas se van haciendo más negativas a medida que nos acercamos a los gases
nobles.
Fig. Nº12: Afinidad Electrónica
21
2.2.3 La solubilidad Es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra.
Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en
algunas condiciones se puede sobrepasarla, denominándose a estas soluciones
sobresaturadas. El método preferido para hacer que el soluto se disuelva en esta clase de
soluciones es calentar la muestra. La sustancia que se disuelve se llama soluto y la
sustancia donde se disuelva se llama disolvente. No todas las sustancias se disuelven en
un mismo solvente, por ejemplo en el agua, se disuelve el alcohol y la sal. El aceite y la
gasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye
mucho, ya que, debido a estos la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los
compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son
solubles en éter etílico.
Entonces para que sea soluble en éter etílico ha de tener poca polaridad, es decir no ha de
tener más de un grupo polar el compuesto. Los compuestos con menor solubilidad son los
que presentan menor reactividad como son: las parafinas, compuestos aromáticos y los
derivados halogenados.
El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de
disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La
solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como
de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar
el valor máximo de entropía. Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y
las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es
agua, hidratación.
Fig. Nº13: Solubilidad
22
2.2.4 La reactividad Es la capacidad de reacción química que presenta ante otros reactivos.
Se puede distinguir entre la reactividad termodinámica y la reactividad cinética. La primera
distingue entre sí la reacción está o no favorecida por entalpía (competencia entre energía
y entropía). La segunda decide si la reacción tendrá lugar o no en una escala de tiempo
dada. Así, hay reacciones permitidas por termodinámica (como la combustión de grafito en
presencia de aire), pero que están bloqueadas por cinética.
La química orgánica y la química inorgánica estudian la reactividad de los distintos
compuestos. La química física trata de calcular o predecir la reactividad de los
compuestos, y de racionalizar los caminos de reacción.
2.2.5 La alcalinidad Es la capacidad acido neutralizante de una sustancia química en solución acuosa. Esta
alcalinidad de una sustancia se expresa en equivalentes de base por litro o en su
equivalente de carbonato cálcico.
Debido a que la alcalinidad de la mayoría de las aguas naturales está compuesta casi
íntegramente de iones de bicarbonato y de carbonato, las determinaciones de alcalinidad
pueden dar estimaciones exactas de las concentraciones de estos iones.
La alcalinidad es la medida de la capacidad tampón de una disolución acuosa, o lo que es
lo mismo, la capacidad de ésta para mantener su pH estable frente a la adición de un ácido
o una base.
Fig. Nº14: Alcalinidad
2.2.6 El Anfoterismo
es el término general que describe la habilidad de una sustancia para reaccionar como
ácido o como base, según la sustancia con que reaccione.
23
El comportamiento anfiprótico describe los casos en los que las sustancias exhiben
anfoterismo aceptando o donando un Proton (H+).
Un claro ejemplo de sutancia anfiprótica es el agua.
Fig. Nº15: Anfoterismo
2.2.7 La conductividad Se distinguen tres tipos
a) Conductividad eléctrica La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente
eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de
cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de
los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las
características más importantes de los materiales.
La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto, y su unidad es el S/m
(siemens por metro).
b) Conductividad en medios líquidos La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de
sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de
transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos
conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.
24
Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones
conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:
• En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende
en gran medida de ella.
• En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sal de varias
soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o
en la producción de leche condensada.
• En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser
determinadas por mediciones de la conductividad.
• Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar
concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.
La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de
electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas.
Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad
equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.
Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la
determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su
conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las
soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas
con el empleo de indicadores.
La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de
suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la
conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor
obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de
expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m
(deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de
normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo
o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en Francia
antes de la aplicación de las normas INEN).
25
Fig. Nº16: Conductividad en medios líquidos
c) Conductividad en medios sólidos Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos (véase semiconductor), son
materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se
superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter
al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores
eléctricos.
La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica:
Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de
0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International
Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre no Aleado). A toda aleación
de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta
conductividad
Fig. Nº17: Conductividad en medios Sólidos
26
2.2.8 Energía de activación Es la energía que necesitan los reactivos para formar el compuesto activado, es decir, la
barrera de energía que han de salvar las moléculas para que se produzca la reacción
química. Si la energía cinética de la molécula no es como mínimo igual a la Ea, no se
producirá reacción y las moléculas no se verán químicamente alteradas.
Un ejemplo particular es el que se da en la combustión de una sustancia. Por sí solos el
combustible y el comburente no producen fuego, es necesario un primer aporte de energía
para iniciar la combustión auto sostenida. Una pequeña cantidad de calor aportada puede
bastar que se desencadene una combustión, haciendo la energía calórica aportada las
veces de energía de activación. Por eso recibe a veces la energía de activación se llama
fuente de ignición, por que es esta primera energía la que desencadene la combustión.
Según el origen de este primer aporte de energía lo clasificamos como:
• Químico: La energía química exotérmica desprende calor, que puede ser empleado
como fuente de ignición.
• Eléctrico: El paso de una corriente eléctrica o un chispazo produce calor.
• Nuclear: La fusión y la fisión nuclear producen calor.
• Mecánico: Por compresión o fricción, la fuerza mecánica de dos cuerpo puede
producir calor
Fig. Nº18: Energía de activación
27
2.2.9 El estado de oxidación Se define como la suma de cargas positivas y negativas de un átomo, lo cual
indirectamente indica el número de electrones que tiene el átomo. El estado de oxidación
es una aproximación: la mecánica cuántica, teoría aceptada en la actualidad para describir
las propiedades de partículas muy pequeñas, impide adjudicar los electrones a un átomo o
a otro en una molécula. En cambio, se considera que los electrones están compartidos por
todos los átomos de la misma. Aún así, el concepto de estado de oxidación resulta útil para
estudiar procesos de oxidación y reducción (procesos rédox
Los protones de un átomo tienen carga positiva, y esta carga se ve compensada por la
carga negativa de los electrones; si el número de protones y de electrones es el mismo el
átomo es eléctricamente neutro.
Si el átomo cede un electrón las cargas positivas de los protones no son compensadas,
pues hay insuficientes electrones. De esta forma se obtiene un Ion con carga positiva
(catión), A+, y se dice que es un ion monopositivo; su estado de oxidación es de +1. En
cambio, si el átomo acepta un electrón, los protones no compensan la carga de los
electrones, obteniéndose un ion mononegativo (anión), A-. El átomo puede ceder un mayor
número de electrones obteniéndose iones dispositivos, tripositivos, etc. Y de la misma
forma, puede aceptarlos, dando iones de distintas cargas.
2.2.10 Fosforescencia Es el fenómeno en el cual ciertas sustancias tienen la propiedad de absorber energía y
almacenarla, para emitirla posteriormente en forma de luz.
El mecanismo físico que rige este comportamiento es el mismo que para la fluorescencia,
no obstante la principal diferencia con ésta es que hay un retraso temporal entre la
absorción y la reemisión de los fotones de energía. En la fosforescencia, las sustancias
continúan emitiendo luz durante un tiempo mucho más prolongado, aún después del corte
del estímulo que la provoca, ya que la energía absorbida se libera lenta (incluso muchas
horas después) y continuamente.
Este fenómeno es aprovechado en aplicaciones tales como la pintura de las manecillas de
los relojes, o en determinados juguetes que se iluminan en la oscuridad.
28
2.2.11 Metaestabilidad Es la propiedad que un sistema con varios estados de equilibrio tiene de exhibir durante un
considerable espacio de tiempo un estado de equilibrio débilmente estable. Sin embargo,
bajo la acción de perturbaciones externas (a veces no fácilmente detectables) dichos
sistemas exhiben una evolución temporal hacia un estado de equilibrio fuertemente
estable. Normalmente la metaestabilidad es debida a transformaciones de estado lentas.
Si representamos un sistema físico-químico por su energía potencial, un estado
metaestable estará caracterizado por un estado que corresponde a un pseudo-mínimo de
energía. Para que el sistema pueda alcanzar el estado de energía mínima que
corresponde al estado de equilibrio termodinámico, es necesario suministrarle una
cantidad de energía llamada energía de activación.
Fig. Nº19: Metaestabilidad
2.2.12 Molecularidad Es el número de moléculas que toman parte como reactivos en un proceso elemental, es
decir, la suma de las moléculas de cada reactivo antes de formar el complejo activado para
convertirse en los productos.
Es un concepto teórico que indica el nº de partículas individuales que participan en un
paso elemental del mecanismo de reacción.
Fig. Nº20: Molecularidad
29
2.2.13 Alotropía Es la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo
estructuras moleculares diferentes, como el oxígeno, que puede presentarse como
oxígeno atmosférico (O2) y como ozono (O3), o con características físicas distintas, como
el fósforo, que se presenta como fósforo rojo y fósforo blanco (P4), o el carbono, que lo
hace como grafito, diamante y fulereno. Para que a un elemento se le pueda denominar
como alótropo, sus diferentes estructuras moleculares deben presentarse en el mismo
estado físico.
La explicación de las diferencias que presentan en sus propiedades se ha encontrado en la
disposición de los átomos de carbono en el espacio. Por ejemplo, en los cristales de
diamante, cada átomo de carbono está unido a cuatro átomos de carbono vecinos,
adoptando una ordenación en forma de tetraedro que le confiere una particular dureza.
Fig. Nº21: Estructuras del Diamante y del grafito.
2.2.14 Polaridad La polaridad química o sólo polaridad es una propiedad de las moléculas que representa la
desigualdad de las cargas eléctricas en la misma. Esta propiedad se relaciona con otras
propiedades químicas y físicas como la solubilidad, punto de fusión, punto de ebullición,
fuerza intermolecular, etc.
Al formarse una molécula de forma covalente el par de electrones tiende a desplazarse
hacia el átomo que tiene mayor carga nuclear (más número de protones). Esto origina una
densidad de carga desigual entre los núcleos que forman el enlace (se forma un dipolo
30
eléctrico). El enlace es más polar cuanto mayor sea la diferencia entre
electronegatividades de los átomos que se enlazan; así pues dos átomos iguales atraerán
al par de electrones covalente con la misma fuerza (establecida por la Ley de Coulomb) y
los electrones permanecerán en el centro haciendo que el enlace sea apolar.
Pero un enlace polar no requiere siempre una molécula polar, para averiguar si una
molécula es polar hay que atender a la cantidad de enlaces polares y la estructura de la
molécula. Para ello es necesario determinar un parámetro físico llamado momento dipolar
eléctrico del dipolo eléctrico. Se define como una magnitud vectorial con módulo igual al
producto de la carga q por la distancia que las separa d, cuya dirección es la recta que las
une, y cuyo sentido va de la carga negativa a la positiva. Esta magnitud es, por tanto, un
vector; y la polaridad será la suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces.
Fig. Nº22: Polaridad.
La polaridad es una característica muy importante ya que puede ayudarnos a reconocer
moléculas (por ejemplo a diferenciar el trans-dicloroetano que es apolar y el Cid-
dicloroetano que es fuertemente polar). También es importante en disoluciones ya que un
disolvente polar solo disuelve otras sustancias polares y un disolvente apolar solo disuelve
sustancias apolares ("Semejante disuelve a semejante"). Por último la polaridad influye en
el estado de agregación de las sustancias así como en termodinámica, ya que las
moléculas polares ofrecen fuerzas intermoleculares (llamadas fuerzas de atracción dipolo-
dipolo) además de las fuerzas de dispersión o fuerza de London
31
Fig. Nº23: Polaridad-Puente de Hidrogeno
32
BIBLIOGRAFIA
“QUIMICA” Raymond Chang-4ta edición-Ed.Interamericana 1989
“QUIMICA ELEMENTAL MODERNA” Celsi-Iacobucci-18ava edición-Ed.Kapelusz.
“QUÍMICA GENERAL” Esteban Santos-Uned-5ta Edición
“FÍSICA Y QUÍMICA” Jordi Llansana - Parramón Ediciones-1era Edición
“QUIMICA GENERAL” Lino Ramirez S. “
Paginas de Internet
• http://www.escolar.com/cnat/02prop.htm • http://personal.iddeo.es/romeroa/materia/index.htm • http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/01/fisica-01.html • http://www.luventicus.org/articulos/02N002/index.html • http://lectura.ilce.edu.mx:3000/biblioteca/sites/telesec/curso1/htmlb/sec_119.ht
ml • http://es.wikipedia.org/wiki/Materia • http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso1999/a
ccesit3 /propiedadesmateria.htm • http://www.icarito.cl/medio/articulo/0,0,38035857_152308969_151843926_1,0
0.html • http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/
materiales/indice.htm • http://html.rincondelvago.com/propiedades-generales-de-la-materia.html • http://www.usuarios.lycos.es/ccnnmiguelhernandez/PROPIEDADES%20DE%2
0LA%20MATERIA.htm • http://www.conocimientosweb.net/dcmt/ficha4232.html • http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/LaMateria.html • http://www.fisicanet.com.ar/quimica/materia/ap04_propiedades_de_la_materia.
php • http://www.oei.org.co/fpciencia/art10.htm • http://deciencias.wordpress.com/2008/01/30/propiedades-fisicas-de-la-materia/ • http://weblogs.madrimasd.org/universo/archive/2006/04/04/17409.aspx • http://www.emagister.com/tutorial/propiedades-materia-tps-1023380.htm • http://www.abcdatos.com/tutoriales/tutorial/l8817.html • http://www.educarchile.cl/ntg/mistareas/1607/propertyvalue-28642.html • http://www.elprisma.com/apuntes/curso.asp?id=6941 • http://www.iessuel.org/ccnn/interactiv/materia/repaso.htm • http://biboz.net/comunidad/propiedades-de-la-materia-22258/ • http://www.estudiagratis.com/cursos-gratis-online-Propiedades-materia-curso-
26553.html • http://www.estudiagratis.com/cursos-gratis-online-Propiedades-materia-curso-
26553.html • http://www.educa.madrid.org/portal/c/portal/layout?p_l_id=2288.94