Química
Materia y sus propiedades
Lo esencial
- Clasificación de la materia: sustancias puras (elementos y compuestos) y mezclas (homogéneas y heterogéneas).
- Propiedades: extensivas e intensivas; físicas y químicas.
- Cambios físicos vs. químicos: en el químico se forman sustancias nuevas.
- Cambios de estado y sus nombres, incluida la sublimación.
- Métodos de separación de mezclas según la propiedad que aprovechan.
Clasificación de la materia
Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.
- Sustancia pura: composición fija y propiedades definidas.
- Elemento: formado por un solo tipo de átomo; no se descompone en sustancias más simples por métodos químicos ordinarios (oxígeno, hierro, carbono).
- Compuesto: dos o más elementos unidos químicamente en proporción fija (agua, H₂O; sal, NaCl). Solo se separa en sus elementos por métodos químicos.
- Mezcla: dos o más sustancias juntas sin unirse químicamente, en proporción variable.
- Homogénea (disolución): una sola fase visible; agua con azúcar, aire, latón.
- Heterogénea: se distinguen sus componentes; agua con aceite, granito, ensalada.
Un coloide (leche, gelatina, niebla) parece homogéneo a simple vista, pero sus partículas dispersan la luz (efecto Tyndall).
Propiedades de la materia
| Tipo | Definición | Ejemplos |
|---|---|---|
| Extensivas | dependen de la cantidad de materia | masa, volumen, longitud |
| Intensivas | no dependen de la cantidad | densidad, temperatura de ebullición, color |
| Físicas | se observan sin cambiar la identidad | punto de fusión, dureza, solubilidad |
| Químicas | describen cómo reacciona | inflamabilidad, oxidación, reactividad con ácidos |
Las propiedades intensivas sirven para identificar sustancias. La más usada en problemas es la densidad:
El agua líquida tiene g/mL. Un objeto menos denso que el líquido flota en él.
Estados y cambios
En los sólidos las partículas están muy ordenadas y juntas: forma y volumen fijos. En los líquidos están juntas pero se deslizan: volumen fijo, forma del recipiente. En los gases están muy separadas y se mueven libremente: sin forma ni volumen fijos. El plasma es un gas ionizado (el Sol, los relámpagos).
| Cambio | De → a |
|---|---|
| Fusión | sólido → líquido |
| Solidificación | líquido → sólido |
| Evaporación / ebullición | líquido → gas |
| Condensación | gas → líquido |
| Sublimación | sólido → gas |
| Deposición (sublimación inversa) | gas → sólido |
El hielo seco (CO₂ sólido) y la naftalina subliman. Los cambios de estado son cambios físicos: el agua sigue siendo agua.
Un cambio químico produce sustancias nuevas. Señales típicas: desprendimiento de gas, cambio de color, formación de un precipitado, liberación de luz o calor. Ejemplos: combustión, oxidación del hierro, digestión, cocinar un huevo. En cambio, disolver azúcar, romper un vidrio o fundir cera son cambios físicos.
Métodos de separación
| Método | Mezcla | Propiedad que aprovecha |
|---|---|---|
| Filtración | sólido insoluble en líquido (arena y agua) | tamaño de partícula |
| Decantación | líquidos inmiscibles (agua y aceite) | densidad |
| Evaporación | sólido disuelto (sal en agua) | volatilidad del disolvente |
| Destilación | líquidos miscibles (agua y alcohol) | punto de ebullición |
| Centrifugación | sólido suspendido (componentes de la sangre) | densidad |
| Cromatografía | pigmentos, tintas | afinidad por una fase |
| Imantación | hierro con arena | magnetismo |
Ejemplo resuelto
1. Un trozo de metal de 54 g se sumerge en una probeta y el nivel del agua sube de 30 mL a 50 mL. ¿Cuál es su densidad?
a) 1.08 g/mL b) 1.8 g/mL c) 2.7 g/mL d) 0.37 g/mL
Solución.
- Volumen desplazado: mL.
- g/mL.
Respuesta: c (valor que coincide con el del aluminio). La opción b divide entre 30 mL y la a entre 50 mL; la d invierte el cociente.
2. ¿Qué método conviene para separar una mezcla de agua y alcohol etílico?
a) Filtración b) Decantación c) Destilación d) Imantación
Solución. El agua y el alcohol son miscibles (forman una sola fase), así que no se pueden filtrar ni decantar. Tienen puntos de ebullición distintos (el alcohol hierve a unos 78 °C y el agua a 100 °C a nivel del mar), por lo que se separan por destilación. Respuesta: c.
Errores comunes
- Llamar "compuesto" a una mezcla homogénea, como el aire.
- Clasificar la disolución o la fusión como cambios químicos.
- Confundir sublimación (sólido → gas) con evaporación.
- Pensar que la densidad depende del tamaño de la muestra; es intensiva.
- Usar decantación para líquidos miscibles.
Para recordar
- Sustancia pura: elemento o compuesto; mezcla: homogénea o heterogénea.
- Intensivas identifican; extensivas dependen de la cantidad.
- Cambio químico = sustancia nueva.
- Cada método de separación aprovecha una propiedad física distinta.