La Materia: su clasificación y medición

 

La química es una ciencia experimental y teórica que estudia la materia con respecto a su estructura, su composición, sus propiedades y los cambios que sufre.     

Dado la naturaleza de nuestro mundo y los cambios que sufre la materia de la cual se compone, la química se vuelve central a la creación de nuevas fuentes enérgicas, así como nuevos procedimientos que mejoren la calidad de la salud, la industria y la producción de materiales que se utilizan en todo aspecto de la vida cotidiana.  

Definición de la Materia

La materia es todo aquello que posee masa y ocupa espacio (es decir, que tiene volumen.)  La materia, entonces, es todo lo que nos rodea –un árbol, una computadora, un cuaderno, el aire, etc.

 

Ejemplo:

Cual(es) de las siguientes son ejemplos de materia:

a)  el aire          b) el carbono               c) la luz            d)  el calor       e) una lámpara

 

Solución:

a,b y e son ejemplos de materia ya que poseen masa y volumen.  Los items c y d NO son materia puesto que no ocupan espacio ni tienen masa.

 

Clasificación de la Materia

La materia se clasifica en sustancias puras y mezclas, las cuales a su vez se clasifican en  elementos, compuestos, mezclas homogéneas o soluciones y mezclas heterogéneas, tal como está ilustrado en el siguiente esquema:

 

 

Las sustancias puras son aquellas que son uniformes (homogéneas) y tienen una composición definida o determinada.  Los elementos y los compuestos comprenden las sustancias puras.  Estas sustancias no pueden ser separadas físicamente sino únicamente por medios químicos, cambiando así sus propiedades mediante la separación.  Las mezclas son aquellas combinaciones físicas de dos o más sustancias puras, cada una de las cuales mantienen sus propiedades dentro de la combinación.  La composición de las mezclas es variable y su separación puede ser mediante medios físicos o mecánicos, como la filtración, la decantación y la destilación.  Dentro de las mezclas están aquellas que son homogéneas, comúnmente denominadas soluciones (disoluciones), las cuales son uniformes ante la observación y tienen los componentes en una sola fase. Las mezclas heterogéneas constan de dos o más fases, por lo cual no son uniformes. 

 

 

 

Sustancias Puras


Mezclas

 

 

  • composición definida

  • separadas químicamente,

  • pierden propiedades ante la separación

  • comprenden elementos y compuestos

 

  • composición variable

  • separadas físicamente,

  • componentes conservan propiedades ante la separación

  • comprenden mezclas homogéneas y heterogéneas

 

 

Ejemplo:

Clasifique los siguientes ejemplos como uno de los cuatro tipos de materia.

  1. Papel aluminio
  2. Agua azucarada
  3. Una mesa de madera
  4. Monóxido de carbono
  5. Una roca
  6. Vinagre (ácido acético y agua)
  7. Cloruro de potasio
  8. Un pedazo de titanio

Solución:

Los literales a y h son elementos, puesto que se encuentran en la tabla periódica.  Los ítems d y g son compuestos, ya que son combinaciones químicas de dos o más elementos.  La literales b y f son soluciones (mezclas homogéneas), ya que están formadas de dos o mas sustancias puras físicamente combinadas de manera uniforme.  Los ítems c y e son mezclas heterogéneas, ya que están formadas de dos o más sustancias físicamente combinadas de manera no uniforme, donde diferentes partes son evidentes.

 

Medición de la Materia

Dado que la materia es el enfoque del estudio de la química, se hace necesario poder investigarla y medirla.  Para que la comunidad científica tenga una medición estándar de la materia, ha adoptado un sistema de unidades, los cuales utiliza para reportar las diferentes magnitudes físicas de la materia.  Las unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI) son las siguientes:

 

Magnitud Física (Medición)

Unidad

Abreviación o Símbolo

Longitud

Metro

m

Masa

Kilogramo

kg

Cantidad de Sustancia

Mole

Mol

Intensidad de corriente eléctrica

Amperio

A

Tiempo

Segundo

s

Temperatura

Kelvin

K

Intensidad Luminosa

Candela

Cd

Existen otras unidades, denominadas unidades derivadas, las cuales son combinaciones de una o más unidades básicas y también son comúnmente utilizadas para las mediciones de la materia.  Algunos ejemplos de unidades derivadas comunes son las unidades de densidad (kg/m3) y la velocidad (m/s).

 

Las unidades básicas del Sistema Internacional tienen relaciones establecidas con unidades de otros sistemas de medición, como el Sistema Inglés y el Sistema Métrico.  Estas relaciones se utilizan para intercambiar entre unidades cuando es necesario, ya que ciertas cantidades se miden de manera tradicional en ciertos países con ciertas unidades. 

 

Ejemplo:

En los países latinos, es común la expresión de la masa en libras en vez de kilogramos.  Dado que 2.2 lbs equivalen a un kilogramo, ¿cuál es el peso en la unidad básica SI de una persona de 190 lbs?

 

Solución:

Puesto que 2.2 lb = 1 kg, entonces 190 lbs x   1kg / 2.2 lb = 86 kg.  La persona pesa 86 kg.

Preguntas:

 

 

1.      Clasifique los siguientes ejemplos como uno de los cuatro tipos de materia.

a.       papel estaño

b.      agua salada

c.       un automóvil

d.      el aire

e.       el azúcar

a.  elemento, b.  solución
      c.  mezcla heterogénea, d.  solución
      e.  elemento.

      2.  ¿Cuáles de los siguientes no son ejemplos de materia homogénea?

                 a.  el cobre

                 b.  una mezcla de azúcar y agua

                 c.  una soda recién abierta

                 d.  una mezcla de agua y arena

                 e.  una mezcla de helio e hidrógeno

                 f.  unos granos de sal  

No son homogéneos los ítems c y d.

3.      ¿Cuáles de las siguientes no son unidades básicas para la medición de la materia?

          a.  kg           b.  m2               c.  s                 d.  m/s             e.  lb  

los items b y d son unidades derivadas y el item e  no es una unidad en el sistema internacional.

4.      ¿Cuál es la importancia de un sistema de unidades de medición?

Es importante poder interpretar los resultados de las investigaciones de la materia y poder reproducirlos. Un mismo lenguaje para la medición de la materia, un estándar, facilita la investigación y difusión del trabajo científico. 

5.      Dado que 100 centímetros son equivalentes a un metro y que hay 2.54 cm en una pulgada, calcule la longitud de una regla de 12 pulgadas utilizando la unidad base del Sistema Internacional (SI).

0.30 m