Competencia particular 1






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2Practica 12


Propiedades físicas de la materia

2.1Investigación previa


Exactitud y precisión

Incertidumbre, cifras significativas y redondeo de cifras significativas

Notación científica

2.2Fundamento teórico


La manifestación macroscópica de los comportamientos microscópicos de la materia, debidos a la composición química, a los niveles estructurales, electrónicos y otros más, son el conjuntos de propiedades o características (idiosincrasia), medibles u observables que permitan su diferenciación, identificación y separación en muchos casos. Sin embargo, no todas las propiedades son medibles u observables que permiten su diferenciación, algunos comportamientos solo se pueden explicar con modelos que el hombre ha desarrollado para su entendimiento.

Las propiedades pueden ser intensivas o extensivas

2.2.1Propiedad extensiva


Su valor depende de la cantidad de sustancia considerada en la determinación, por ejemplo la masa el volumen, el peso, la energía, los calores involucrados en una reacción química y la presión, entre otras.

La relación entre dos propiedades de carácter extensivo origina na de carácter intensivo. Por ejemplo la relación entre la masa y el volumen, ambas propiedades extensivas, originan la densidad que es una propiedad intensiva.

2.2.2Propiedad intensiva


Su valor no depende de la cantidad de sustancia considerada en la determinación, tal es el caso de la temperatura, la densidad, el punto de fusión y de ebullición, el pH, la concentración de una solución, la constante de equilibrio de una reacción química, la dureza y la tensión superficial, entre otras.

Algunas propiedades de carácter intensivo permiten el reconocimiento y diferenciacion de las sustancias. Por ejemplo la densidad del agua a 4 C es 1 g/cm3, mientras que la del oro es de 19,3 g/cm3. No obstante ambas sustancias pueden la misma masa o el mismo volumen. Las propiedades sean intensivas o extensivas son a su vez físicas y químicas.

2.2.3Propiedades químicas


Son observadas o medidas a través de reacciones químicas en laxas cuales se altera la composición y naturaleza de las sustancias. No son generalizadas son relativas, es decir dependen de otras sustancias cuando se verifican las reacciones particulares. Por ejemplo la constante de equilibrio de una reacción depende de la temperatura y solo es determinable a partir del sistema particular de la reacción dada. Los procesos que involucran la determinación de una propiedad química de una sustancia se denominan procesos químicos, entre los cuales se destacan la neutralización, la oxidación la reducción corrosión y la descomposición entre otros.

2.2.4Propiedades físicas


Son observadas o medidas, sin requerir ningún conocimiento de la reactividad o conocimiento químico de la sustancia, sin alteración ninguna de su composición o naturaleza química. Por ejemplo densidad, tensión superficial, puntos de ebullición y de fusión, el estado físico (solido, liquido, gaseoso), solubilidad, presión de vapor de un líquido, color, sistema cristalino.

Un conjunto de propiedades tanto físicas como químicas pueden dar información acerca de la pureza de una sustancia. Si se analizara una muestra de cobre por medio del punto de fusión experimental, este puede indicar si no es constante que es una sustancia impura. De otro lado, los cambios físicos y químicos que experimentan las sustancias, se pueden evidenciar a través del cambio en sus propiedades. Una reacción química puede originar mientras transcurren cambios de color, de temperatura, de pH, de conductividad eléctrica. Algunas propiedades físicas de interés son:

2.2.4.1Punto de fusión


Es la temperatura específica a la cual la estructura rígida de un sólido comienza a transformarse en un líquido. En este punto coexisten las dos fases en un equilibrio dinámico a temperatura constante, dado que toda la energía proporcionada logra aumentar la energía potencial y no la cinética, hasta que la fase de mayor energía interna (liquido) prima. Cualquier disminución de esta temperatura, originara la formación de solo la fase sólida y la elevación, la de la fase liquida.

2.2.4.2 Punto de ebullición


Es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido, o sea la presión ejercida por un vapor cuando está en equilibrio dinámico con su líquido, iguala la presión atmosférica o circundante. A esta temperatura las burbujas se forman espontáneamente y de manera continua hasta que todo el volumen del líquido ha sido convertido a gas. Las moléculas del líquido que alcanzan la superficie cambian de fase y todo el calor añadido desde este momento se transforma en energía potencial (calor latente de fusión), de forma que la energía cinética del sistema no tiene cambio apreciable y la temperatura permanece constante durante el cambio.

Un cambio de estado a presión constante, se puede considerar un proceso reversible, por lo cual el punto de fusión es igual al punto de congelación o solidificación de la sustancia y el punto de ebullición igual al de condensación.

En el siguiente esquema se ilustran algunos cambios de estado de una sustancia.

Tanto el punto de fusión como el de ebullición dependen del tipo de sustancia y de la presión exterior. Sus valores son un reflejo de la intensidad de las fuerzas netas de atracción existentes en las sustancias, de tal forma que tal altos puntos indican altas energías para que las sustancias cambien su estado físico y así varíen sus fuerzas de atracción y demás condiciones de energía.

2.2.4.3Densidad


Es la relación entre la masa y el volumen correspondiente a una presión y temperatura dadas. El efecto de la temperatura y la presión, es de importancia en gases. En los líquidos puede ser importancia la temperatura como en el caso del agua. En los sólidos tiene muy poca influencia. Asociadas a la densidad hay otras propiedades asociadas como son la densidad relativa y el peso específico. Dependiendo del estado físico de las sustancias hay diferentes metros para evaluar su más y su volumen.

Para solidos de forma irregular se determina aplicando el principio de Arquímedes, sumergiendo totalmente el sólido en un líquido inmiscible con él y, estableciendo el volumen desplazado por dicho sólido. Generalmente se usa agua. Para líquidos el volumen se determina utilizando un instrumento medidor (pipetas, probetas), en tanto que la masa es hallada por la diferencia entre la masa del recipiente lleno y el vacío. Para mediciones más precisas tanto de solidos como líquidos se usa el instrumento llamado picnómetro. Este es un frasco especial cuyo volumen se conoce con cierto grado de exactitud. Su tapa posee un orificio especial que permite derramar el exceso de líquido para asegurar el volumen calibrado. En los gases es usual utilizar el desplazamiento de volumen de un líquido cuando el gas insoluble con este, entra al recipiente que lo contiene.

2.2.4.4Tensión superficial


Las fuerzas de atracción intermolecular de los líquidos, impiden que las moléculas o particulas que están en la superficie, pasen a la fase gaseosa. Las moléculas en el interior están sometidas a fuerzas en todas las direcciones, mientras que las de la superficie interactúan con el medio externo, originando un desbalance, del cual resulta una fuerza neta hacia el interior del líquido que atrae a dichas moléculas, impidiendo el paso a la fase gaseosa.

Esta tensión (fuerza) superficial se manifiesta reduciendo el área superficial de los líquidos. Es la responsable de la formación de menisco en los instrumentos de medición de volumen, o la formación de gotas esféricas sobre la superficies, de la elevación de los líquidos en los capilares hasta lograr el equilibrio de fuerzas, es decir, hasta que el peso de la columna del líquido, iguale a la fuerza ejercida por la tensión superficial y del mojado de superficies al contacto con líquidos.
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