En su afán por conocer cuánto le rodea, el ser humano se ha esforzado a lo largo de su historia para comprender el cómo y el por qué de los procesos naturales. Así se ha ido desarrollando lo que conocemos como las propiedades de la materia.
Necesariamente ha tenido que diversificarse de forma paulatina basándonos en el enorme campo de estudio que supone el mundo en que vivimos.
De esta forma, nace la parte de la ciencia que se ocupa del estudio de la materia, aquello de lo que están formados tanto los vegetales como las rocas, los animales, el aire que respiramos y nosotros mismos.
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¿Qué es la materia y cuáles son sus propiedades?
El Universo, nosotros mismos, todo cuanto nos rodea está formado por materia. Toda materia posee una serie de propiedades características que permiten describirla y distinguirla de lo que no es considerado materia.
La materia posee una gran variedad de propiedades, y para poder analizarlas se agrupan en dos grandes categorías: las propiedades generales de la materia y las propiedades específicas de la materia.
Toda materia tiene propiedades generales, entre las que se encuentran las dimensiones, el volumen, la masa y la temperatura. Pero, estas características no son suficientes para determinar el tipo de materia.
Por lo tanto, es necesario conocer las propiedades específicas, son características pertenecientes a cada sustancia. Es lo que nos permitirá diferenciarla de entre los otros tipos de materia. Algunas de estas propiedades son el color, la densidad, la conductividad, la dureza, entre otras.
Propiedades generales
Todas las sustancias tienen propiedades generales, por ello, no podemos distinguir entre los otros tipos de materia. Las principales propiedades generales de la materia son:
Masa
Es una medida de la cantidad de materia que hay en una muestra de cualquier material. Hablamos de la masa como cantidad de materia que contiene los cuerpos. Unos cuerpos poseerán más masa, esto es, más materia que otros.
Se hace necesario medir la masa de los cuerpos, y para ello se utilizan las balanzas. En el S.I. se definió como estándar de masa el kilogramo (kg.). La masa de los objetos puede compararse con este estándar por medio del proceso de la pesada.
Peso
Por lo general, suele utilizarse indistintamente los términos masa y peso, pero es necesario distinguir uno de otro.
Se entiende por peso a la medida de la atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre un objeto y varía con la distancia al centro de la Tierra. La masa de un cuero no varía, es una cantidad constante y su peso sí lo hace; por tanto la masa es una propiedad más útil que el peso.
El peso de un objeto puede determinarse con un dinamómetro o balanza de resorte. También, se puede calcular por medio de la siguiente fórmula:
P=m•g
Donde P es el peso, m es la masa y g es el valor de la aceleración de la gravedad. En el S.I. la medida utilizada para el peso es el Newton (N).
Volumen
Es el espacio que ocupa la materia. El volumen no es una medida tan fundamental de la cantidad de materia contenida en un cuerpo como lo es la masa, puesto que el volumen varía con la temperatura y la presión, mientras que la masa no.
Las unidades de volumen en el S.I. más utilizadas en química son: metro cúbico (m^3), decímetro cúbico (dm^3) y centímetro cúbico (cm^3).
Para medir el volumen de cualquier líquido, se utilizan recipientes de vidrio graduados: probetas, buretas, pipetas, etc. Si tenemos un sólido regular, es decir de forma definida, para calcular su volumen, utilizamos fórmulas matemáticas. El volumen de los sólidos que no tienen forma geométrica definida, se miden por desplazamiento de un líquido.
Temperatura
Es la medida del grado de calor de los cuerpos. El concepto de temperatura, probablemente se originó a causa del sentido físico del calor o del frío. Los intentos para lograr una estimación más específica y cuantitativa dieron lugar a la idea de la escala de temperaturas y al termómetro.
Por lo general, la temperatura de un cuerpo se mide en grados Celsius (centígrados) o Fahrenheit. La escala internacional para la medición de la temperatura es el Kelvin.
Elasticidad
Si se aplica una fuerza sobre un objeto, este se puede deformar. Al dejar de ejercer la fuerza, es posible que el objeto regrese a su estado natural, sin embargo, si la fuerza aplicada es muy grande, la deformación es permanente.
Si la fuerza externa aplicada no es muy grande, la elasticidad en un objeto puede ser calculada por medio de la ley de Hooke, utilizándola siguiente fórmula:
E=Y•l
Donde (E) representa el esfuerzo, (l) es la deformación unitaria y (Y) es la longitud total. (Y) es una constante llamada módulo de Young, la cual depende del tipo de material.
Propiedades específicas
Las propiedades específicas son una serie de propiedades características que distinguen a una sustancia de las demás. Para identificar una sustancia se miden sus propiedades físicas, que son aquellas que pueden medirse sin cambiar la identidad química de la sustancia. Entre las principales propiedades específicas tenemos:
Densidad
La densidad es una propiedad característica de la materia que relaciona dos propiedades no características; la masa y el volumen. Para determinar la densidad de una sustancia, se debe encontrar tanto el volumen como su masa.
Para un cuerpo cualquiera, la densidad se calcula dividiendo el valor de su masa entre el valor del volumen que ocupa. Por eso se dice también, que la densidad es la masa contenida en una unidad de volumen, de la sustancia que consideremos.
La densidad de los líquidos y sólidos se expresa en g/cc. En cambio, la densidad para los gases se expresa en g/l.
Conductividad eléctrica y térmica
Esta propiedad se refiere a la facilidad que posee un material para transportar corriente eléctrica o calor. Dependiendo si se trata de conductividad eléctrica o térmica.
En el S.I. la conductividad eléctrica se mide en siemens/metro, mientras que la conductividad térmica se mide en watios/kelvin•metro.
Punto de fusión
Es el proceso mediante el cual un sólido se transforma en líquido. El proceso inverso, la conversión de un líquido en un sólido se denomina solidificación.
El punto de fusión de un sólido cristalino se define como la temperatura a la cual el sólido se transforma en líquido, a la presión de 1 atmósfera.
La temperatura a la que un líquido puro, se solidifica y la que corresponde al punto de fusión, son iguales. Por tanto, podemos decir, que el punto de fusión y solidificación de una sustancia, es la temperatura, en la que las dos fases sólidas y líquido, pueden existir en equilibrio, una en presencia de la otra, a la presión de 1 atmósfera.
En una sustancia pura, el cambio de estado, generalmente es rápido y la temperatura a la que ocurre es característica. Por esto, el punto de fusión, es una buena constante, muy utilizada en la identificación de sólidos.
Punto de ebullición
Un líquido hierve al llegar a su punto de ebullición, que es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido se iguala a la presión atmosférica y es igual al punto de condensación.
En general, el punto de ebullición de una sustancia, depende de la masa de sus moléculas y de la intensidad de las fuerzas atractivas existentes entre ellas.
El punto de ebullición varía con la presión atmosférica. Cuando la presión atmosférica es de 700 mmHg, el agua hierve a 97,7 °C, mientras que si es de 760 mmHg (1 atm) l hace a 100 °C.
Todo el calor suministrado a un líquido, cuando este se encuentra a temperatura de ebullición, se utiliza exclusivamente para comunicar a las moléculas la energía necesaria. La adición de calor a un líquido en su punto de ebullición no eleva su temperatura, sino que se utiliza para convertirlo en gas.
Solubilidad
La solubilidad de una sustancia en un determinado solvente a una temperatura dada, es la concentración del soluto en una solución saturada. En otras palabras, la solubilidad es la capacidad que posee una sustancia para disolverse en un líquido.
El concepto de solubilidad es la base de innumerables procesos industriales y de laboratorio, para preparar, purificar y separar productos químicos.
El grado en que una sustancia, se disuelve en un determinado solvente, se puede expresar de varias maneras. Una de ellas, es viendo el número de gramos de sustancia que se disuelve en 100 g de solvente.