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Materia: Definición, Propiedades no características. Unidades de medidas.

El presente trabajo aborda un inicio al estudio de la Química como ciencia y su incidencia en la vida del hombre por el conocimiento que aporta sobre todos los elementos existentes en la naturaleza. Al tratar sobre este aspecto de hecho se incluye el estudio de la materia, sus propiedades características y no características , la clasificación de los materiales según su estado físico y las unidades de medida que se emplean para determinar cantidades de las distintas magnitudes físicas que aparecen en dicho estudio.


Éste es el primer trabajo que realizaremos en un área de extraordinaria importancia para todos los que habitamos en el planeta Tierra, porque se trata de informarnos de la naturaleza de todo lo que nos rodea.
Una definición sencilla de lo que se conoce como química es:
La vida es una propiedad que marca la diferencia entre los seres vivos y los que no lo son; no obstante, la constitución de los seres vivos no se diferencia de la del resto de los no vivientes, pues la materia que los constituye está formada por moléculas y átomos; de esto nos ocuparemos en otro tema.
La química está presente en nuestros hogares: actividades como lavar, desinfectar, fumigar son ahora mucho más fáciles de realizar que anteriormente; ello se debe a que en el mercado encontramos productos elaborados químicamente que simplifican estas tareas domésticas.
De igual manera, perfumes, desodorantes, polvos faciales, cremas dentales, cremas para afeitar o para proteger la piel se elaboran con el auxilio de la química; entonces podemos decir que esta ciencia ayuda al hombre a mejorar sus condiciones de vida y a realizar de manera más fácil sus tareas cotidianas.

¿Cómo pueden utilizarse los huesos de ganado para elaborar algún producto a utilizar en la higiene bucal? ¿Se trata entonces de una materia prima? Escribe aquí tu respuesta bien razonada; puedes imprimirla y llevarla al salón de clases para discutirla con tus compañeros.

Con relación al cuidado de la salud, ya se trate de prevenir o de curar enfermedades, la química está presente en la elaboración de fármacos; la producción de desinfectantes médicos y la utilización de productos químicos obtenidos del cloro, sosa cáustica, amoníaco y otros, ha permitido la eliminación de hongos, bacterias y algunos protozoarios (animales unicelulares) que afectan la salud, ocasionando enfermedades como micosis, sabañones, amibiasis, etc.
Asociada con otras ciencias como la biología y la ingeniería genética, la química ha contribuido a conocer más la naturaleza humana y con ello prevenir y mejorar la salud de los habitantes del planeta; un ejemplo lo constituye el reciente hecho de descifrar el misterio del DNA (ácido desoxiribonucléico) responsable de nuestras características genéticas.

En la industria, la química ayuda a elaborar muchos productos que no se encuentran en la naturaleza de manera directa, pero que si están las materias primas a partir de las cuales es posible elaborarlos; estos productos se conocen como sintéticos; ejemplos son el nylon, licra, poliéster, polietileno, acrílico, etc. que son usados en las industrias textil, automotriz y otras.

De una manera sencilla por materia se entiende todo; cuando se dice todo es todo : casas, edificios, personas, árboles, animales, atmósfera, agua, todo .

Materia es todo lo que nos rodea, que tiene masa y ocupa un volumen en el espacio. todo


Materiales: así se llaman las diferentes formas de presentación de la materia en la naturaleza, bien sea en estado sólido, líquido o gaseoso, de manera que a los elementos enunciados en el párrafo anterior se les puede designar como materiales.


Trata de establecer la diferencia entre los términos materia y materiales; si te es posible, ejemplifícala. Escribe tu respuesta aquí.

La química, como ya está dicho, se ocupa del estudio de la materia y de sus propiedades, ya sean éstas cualitativas o cuantitativas. Los materiales en cualquier estado, poseen un conjunto de propiedades que los diferencian, a saber: los materiales sólidos tienen forma y volumen propio, los líquidos se amoldan a la forma del recipiente que los contiene; los gases no tienen forma ni volumen propios, ellos ocupan el espacio del recipiente que los contiene, al igual que también adoptan la forma del mismo.

Son propiedades físicas extrínsecas generales de los materiales la masa y el volumen , a las cuales se les considera propiedades no características, por cuanto varían con la cantidad de materia: a mayor cantidad de materia mayor masa y en consecuencia mayor volumen. Estas propiedades no nos permiten diferenciar un material de otro, ya que pueden existir otros materiales con la misma masa y volumen.

Otras propiedades no características son: la temperatura, la longitud y la forma, las cuales tampoco permiten diferenciar un material de otro . Los dibujos que siguen ilustran estas propiedades físicas, tratándose de materiales diferentes, determinada cantidad de ellas ocupa un mismo volumen y tienen la misma masa.

Para establecer con carácter universal las propiedades de la materia, en especial las cuantitativas, se precisa unificar criterios de medida, es decir, hablar en el mismo lenguaje.

Medir consiste en comparar una magnitud o propiedad con otra que se toma como patrón de medida.


A todo lo que se mide se le llama magnitudes físicas .

Toda medida consta de dos partes: una numérica y otra la unidad de patrón. A los efectos de medidas, universalmente se emplea el Sistema Métrico . También existe una modernización del sistema antiguo conocida como Sistema Internacional de pesas y medidas (SI) que se establece sobre siete unidades básicas, las cuales se muestran en el cuadro siguiente:

Unidades Básicas de Medida

MAGNITUD
UNIDAD
SIMBOLO

Longitud

Metro

M

Masa

Kilogramo

Kg

Tiempo

Segundo

S

Corriente eléctrica

Amperio

A

Temperatura

ªkelvin

ªK

Cantidad de sustancia

Mol

Mol

Intensidad luminosa

Candela

cd

Los múltiplos o submúltiplos de las unidades básicas se integran con prefijos convencionales agregados al nombre de la unidad; por ejemplo: kilogramo, milímetro, etc.
La unidad en el S.I. de masa (m) es el kilogramo (Kg.) también se puede expresar en los múltiples o submúltiplos del Kg. cuando se considere necesario y práctico, haciendo las conversiones. Se toma como equivalencia 1 Kg. equivale a 1000 g; a 2,2046 libra y a toneladas.

Múltiplos y Submúltiplos de las Unidades Si

  Prefijo Símbolo Significado
Múltiplos Mega M = 1000000
Kilo K = 1000
Sub - Múltiplos Deci D = 0.1
Centi C = 0.01
Mili M = 0.001
Micro µ = 0.000001
Nano N = 0.000000001

Ya se indicó que entre las propiedades no características de los materiales se encuentra la masa.
Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo y se mide con un instrumento llamado balanza.


¿Conoces otro tipo de balanza? Si es así, descríbela aquí, puede ser mediante dibujo.

La masa de un material se determina de la siguiente manera:

Si es sólido :

       •  Se pesa el papel y se anota el peso.
       •  Se coloca el papel de filtro sobre el sobre el platillo de la balanza y sobre él se coloca el material.
       •  Se pesa el sólido con el papel y se anota este peso.
       •  La masa del sólido se determina por diferencia de masas:

Masa del sólido = Masa del (papel + sólido) - Masa del papel

Ejemplo: se tiene una cantidad no determinada de sal común y se desea saber cuál es su masa; se procede así:

    1.  En uno de los platillos de una balanza se coloca un papel (preferiblemente del papel de filtro que se usa en el laboratorio).
    2.   En el otro platillo se coloca una ó más pesas hasta que la balanza esté en equilibrio y se anota el valor de las pesas como masa del papel; supongamos que fue 2,5 gramos
    3.   Masa del papel = 2,5 g
    4.   Se coloca sobre el papel la cantidad de sal común y se determina la masa igual que en el caso anterior (colocando pesas en el otro platillo hasta que la balanza esté en equilibrio); supongamos que fue 7 gramos
    5.   Masa del (papel + sólido) = 7 g.
    6.   Masa del sólido = Masa del (papel + sólido) – Masa del papel.
    7.   Masa del sólido = 7 g. – 2,5 g. = 4,5 g.


Si se trata de un líquido
, se mide colocando el líquido en un envase al cual previamente se le ha determinado la masa. Luego se determina la masa del envase; la masa del líquido se determina por diferencia.

Masa del líquido = Masa del (envase + líquido) - Masa del envase

Ejemplo: Se quiere determinar la masa de una cantidad no determinada de ácido acético (vinagre). Se procede así:

1.  Se toma un recipiente volumétrico, puede ser un cilindro graduado y se determina la masa, supongamos que fue de 40 gramos, se escribe: Masa del envase = 40 g.
2.  Se vierte el líquido dentro del cilindro y se determina la masa; supongamos que fue de 87 gramos; se escribe: Masa del (envase + líquido) = 87 g.
3.  Se determina la masa del líquido: Masa del líquido = Masa del (envase + líquido) – Masa del envase.
Masa del líquido = 87 g. – 40 g. = 37 g.


Si es un gas se mide pesando un globo de goma o una bolsa, luego se llena con gas el globo de goma o la bolsa y se pesa. La masa del gas se determina por diferencia de masas:

Masa del gas = Masa del (globo + gas) - Masa del globo

Ejemplo: Se desea determinar la masa del gas contenido en un globo inflado; se procede así:

1.  Se determina la masa del globo vacío; supongamos que fue 5 gramos; se escribe: Masa del globo vacío = 5 g.
2.  Se infla el globo y se determina de nuevo la masa; supongamos que fue 6,9 gramos; se escribe: Masa del (globo + gas) = 6,9 g.
3.  Se determina la masa del gas así: Masa del gas = Masa del (globo + gas) – Masa del globo vacío
Masa del gas = 6,9 g. – 5 g. = 1,9 g.


Otra propiedad no característica de los materiales es el volumen.

Volumen es el espacio ocupado por un material en cualquier estado físico.


La unidad de volumen (v) en el sistema SI es el metro cúbico (). El volumen se mide haciendo uso de instrumentos volumétricos apropiados.

Entre las medidas de volumen y las medidas de capacidad hay equivalencias que deben conocerse, porque tienen mucha aplicación; por ejemplo:

Volumen o Capacidad
Metro Cúbico = 1.000 dm3 = 1 l(litro)
= 1.000.000
Decímetro Cúbico 1 = 1.000
1 = 1.000
Centímetro Cúbico 1 = 1.000

¿ Cómo se determina el volumen de un líquido) ?Se determina colocando directamente el líquido en el recipiente volumétrico y observando la medición del instrumento tomando en cuenta el menisco , que es la doble curvatura que forman los líquidos en los recipientes que los contiene. El menisco puede ser cóncavo como el caso del agua y convexo como en el mercurio.

¿Cómo se determina el volumen de un sólido?
Es necesario distinguir qué tipo de sólido es: Si es un sólido regular (aquel que tiene forma definida) como por ejemplo un cubo o una esfera, el volumen se calcula aplicando la formula matemática respectiva de volumen.

Forma
Formula matemática
Cubo V =
Prisma Recto V = a. b. c
Cilindro V = . h.
Esfera V = .

Si es un sólido irregular (aquel que no tiene forma definida) por ejemplo una piedra, se determina a través del método de desplazamiento del agua (sólo en el caso de que el material no sea soluble en agua y sea más duro, es decir, que no flote). Dicho método consiste en sumergir el sólido en un volumen conocido de agua, contenido en un cilindro graduado. Al introducir el sólido en el agua, éste desplaza un volumen de agua igual a su propio volumen, de modo que por diferencia se puede conocer el volumen dado. Esta técnica se basa en el principio de Arquímedes.
V. sólido = V (agua + sólido) – V del agua


¿Cómo se determina el volumen de un gas?

Se determina también por desplazamiento de agua; para esto se monta un aparato para recoger el gas en un recipiente graduado completamente lleno de agua y sumergido boca abajo en un envase con agua. El gas desplaza un volumen de agua igual al volumen que ocupa, por lo que su volumen es igual al del agua desplazada.
V. gas = V. agua desplazada


Temperatura es la medida de intensidad de calor, es decir, del grado de calor de un cuerpo.

La temperatura se mide con el termómetro. No se considera como una propiedad extensiva porque no depende de la cantidad de materia.
La temperatura y el calor se diferencian en que la temperatura mide el grado de calor y se mide en ºC (Celsius), ºK (kelvin) y ºF (Fahrenheit), mientras que el calor es una forma de energía y se mide en calorías.


Conversiones de Unidades de Temperatura

ºC a ºK    = ºC + 273º

ºK a ºC    = ºK - 273º

ºC a ºF    = ºF =(ºC x 5/9) + 32

ºF a ºC    = (ºF - 32) x 5/9

Para transformar ºK a ºF primero se convierten los ºK en ºC y luego a ºF y para convertir de ºF a ºK, primero se convierten los ºF a ºC y luego a ºK.



Conversión de unidades de masa
Para convertir Kg a g .se multiplica los kg por 1000

Conversiones de unidades de volumen

1l = 1000 ml
1ml = 1cc = 1 cm 3

Para convertir litros a ml se multiplica por 1000
Para convertir ml o cc. a litros se divide entre 1000
Símbolos : l = litro; ml = mililitro , cc o cm 3 = centímetro cúbico

 

Tomado de:
ARDILA , C., BRACHO, E., NÚÑEZ, A. y SALAZAR, A. (1.974). Química General . Madrid. Ediciones Vega
s.r.l.
Codesis. (2.001). Química (CD-ROM). (Computer software).
FERNÁNDEZ, M. y LOPEZ, D. (1.993). Química 9ª grado . Caracas. Editorial Triángulo.
GUARDIA, M.
http://www.oei.org.co/fpciencia/art.10.htm Tomado el 12-02-2.002
THE NATIONAL SCIENCE FOUNDATION. Chemical Education Material Study. (1.966). Versión española del Prof. Dr.
Rafael Usón. Universidad de Oviedo. Química: Una ciencia experimental . Barcelona, España. Editorial Reverté, S.A.
VASQUEZ, J.M.
http://www.oei.org.co/fpciencia/art.17.htm#aa . Tomado el 12-02-2.002
http://www.google.com/Instrumentos . Tomado el 12-02-2.002


 
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