Fundamentos de Química Materia y clasificación de la materia - FLUORECIENCIA, RECURSOS DIDÁCTICOS DIGITALES
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Fundamentos de Química
Materia y clasificación de
la materia
Autor: Jorge Alonso Cárdenas León
Organización: Fluoreciencia, Recursos Didácticos Digitales
Sitio Web: http://fluoreciencia.org/
08/02/2018 1
08/02/2018 2
Reflexiones
‘…With the transfer of material goods, the donor loses them. There exist, however, some intrinsic
attributes that cannot be transferred from one individual to another, such as beauty and courage.
Knowledge, on the other hand, is something so important that the gods established that the donor
can keep it even while giving it away…’
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Reflexiones
‘…With the transfer of material goods, the donor loses them. There exist, however, some intrinsic
attributes that cannot be transferred from one individual to another, such as beauty and courage.
Knowledge, on the other hand, is something so important that the gods established that the donor
can keep it even while giving it away…’
‘...Con la entrega de bienes materiales, quien los da, los pierde para siempre. Existen, sin embargo,
algunos atributos intrínsecos que no pueden ser transferidos de un individuo a otro, como la gracia, la
belleza o el coraje. El conocimiento, sin embargo, es algo tan importante, que los dioses dictaron que
quien los entrega a otros, puede conservarlos, incluso aun después de regalarlos…’
Attributed to Pitágoras of Samos, about 2,500 years ago
08/02/2018 4
¿Qué es química?
08/02/2018 5
¿Qué es química?
Ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia y de las transformaciones que esta
experimenta sin que se alteren los elementos que la forman.
https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
08/02/2018 6
¿Qué es química?
Ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia y de las transformaciones que esta
experimenta sin que se alteren los elementos que la forman.
https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
Química es la ciencia que estudia la composición, estructura y las propiedades de las moléculas
y átomos que componen la materia y sus reacciones.
https://www.significados.com/quimica/
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¿Qué es química?
Ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia y de las transformaciones que esta
experimenta sin que se alteren los elementos que la forman.
https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
Química es la ciencia que estudia la composición, estructura y las propiedades de las moléculas
y átomos que componen la materia y sus reacciones.
https://www.significados.com/quimica/
Chemistry is the study of matter, its properties, how and why substances combine or separate to form
other substances, and how substances interact with energy. Many people think of chemists as being
white-coated scientists mixing strange liquids in a laboratory, but the truth is we are all chemists.
https://www.livescience.com/45986-what-is-chemistry.htm
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¿Qué es química?
Ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia y de las transformaciones que esta
experimenta sin que se alteren los elementos que la forman.
https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
Química es la ciencia que estudia la composición, estructura y las propiedades de las moléculas
y átomos que componen la materia y sus reacciones.
https://www.significados.com/quimica/
Chemistry is the study of matter, its properties, how and why substances combine or separate to form
other substances, and how substances interact with energy. Many people think of chemists as being
white-coated scientists mixing strange liquids in a laboratory, but the truth is we are all chemists.
https://www.livescience.com/45986-what-is-chemistry.htm
La química es el estudio de las transformaciones de la materia. ‘Materia’, es todo aquello que ocupa
espacio y tiene masa. Así las cosas, materia es todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos. En
consecuencia, si ‘materia’ es todo lo que nos rodea, todo nuestro entorno está relacionado de una u
otra forma con las ciencias químicas: ‘Todos somos químicos’
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¿Qué es química?
08/02/2018 10
¿Qué es química?
El aire, la luz, el vidrio, los autos, las construcciones, los seres humanos y todas las formas de vida, forman
parte del objeto de estudio de las ciencias químicas, en cuanto son materia que se transforma
constantemente…08/02/2018 11
¿Qué es química?
El aire, la luz, el vidrio, los autos, las construcciones, los seres humanos y todas las formas de vida, forman
parte del objeto de estudio de las ciencias químicas, en cuanto son materia que se transforma
constantemente…
https://en.wikipedia.org/wiki/Lake_Shore_Drive#/media/File:20090524_Buildings_along_Chicago_River_line_the_south_border_of_the_Near_North_Side_and_Streeterville_and_the_north_border_of_Chicago_Loop,_Lakeshore_East_and_Illinois_Center.jpg08/02/2018 12
La necesidad de clasificar...08/02/2018 13
La necesidad de clasificar...
Pero como la materia es un objeto de estudio tan grande y tan diverso, es necesario clasificarlo y
segmentarlo para poder entenderlo.08/02/2018 14
La necesidad de clasificar...
Pero como la materia es un objeto de estudio tan grande y tan diverso, es necesario clasificarlo y
segmentarlo para poder entenderlo.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/Landfill_-_barangay_Inayawan_-
_Cebu_City.jpg08/02/2018 15 Homogeneidad y heterogeneidad
08/02/2018 16
Homogeneidad y heterogeneidad
La forma más simple de clasificar la materia, es
atendiendo a su estado o ‘fase’. El término ‘fase’ se
emplea frecuentemente en ciencia para referirse a
‘una cantidad, pieza o trozo de materia de
propiedades idénticas y aspecto uniforme’.08/02/2018 17
Homogeneidad y heterogeneidad
La forma más simple de clasificar la materia, es
atendiendo a su estado o ‘fase’. El término ‘fase’ se
emplea frecuentemente en ciencia para referirse a
‘una cantidad, pieza o trozo de materia de
propiedades idénticas y aspecto uniforme’.
https://www.taskutark.ee/m/mulla-teke/08/02/2018 18
Homogeneidad y heterogeneidad
La forma más simple de clasificar la materia, es
atendiendo a su estado o ‘fase’. El término ‘fase’ se
emplea frecuentemente en ciencia para referirse a
‘una cantidad, pieza o trozo de materia de
propiedades idénticas y aspecto uniforme’.
De esta forma, toda la materia que nos rodea puede
clasificarse como ‘homogénea’, si está compuesta
por una sola fase o ‘heterogénea’, si está formada
por más de una fase:
https://www.taskutark.ee/m/mulla-teke/08/02/2018 19
Homogeneidad y heterogeneidad
La forma más simple de clasificar la materia, es
atendiendo a su estado o ‘fase’. El término ‘fase’ se
emplea frecuentemente en ciencia para referirse a
‘una cantidad, pieza o trozo de materia de
propiedades idénticas y aspecto uniforme’.
De esta forma, toda la materia que nos rodea puede
clasificarse como ‘homogénea’, si está compuesta
por una sola fase o ‘heterogénea’, si está formada
por más de una fase:
Así, por ejemplo, el suelo es un material heterogéneo,
dentro del cual se pueden distinguir fácilmente varias
‘fases’ u ‘horizontes’:
https://www.taskutark.ee/m/mulla-teke/08/02/2018 20
Homogeneidad y heterogeneidad
Por otro lado, la sal de mesa, el azúcar y el oro, son sustancias homogéneas, por cuanto están
formadas por una sola fase:
http://www.alkhaleej.ae/supplements/page/b0cd5e43-ee1f-463b-897d- http://drjenniferlanda.com/wp- https://crisangeliusgem.wordpress.com/2014/07/30/
f0b6db42a58a# content/uploads/2014/06/ditchsugar.jpg el-oro/08/02/2018 21
Clasificación de la materia:
Decimos entonces, que todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, puede clasificarse como
‘materiales homogéneos’, ‘materiales heterogéneos’ y ‘materiales dispersos’, según que estén
formados por una sola fase, más de una fase o una distribución regular de fases:08/02/2018 22
Clasificación de la materia:
Decimos entonces, que todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, puede clasificarse como
‘materiales homogéneos’, ‘materiales heterogéneos’ y ‘materiales dispersos’, según que estén
formados por una sola fase, más de una fase o una distribución regular de fases:
Materiales homogéneos:
Una sola fase
Materia
Materiales Semi-homogéneos:
Dispersiones supramoleculares meta-estables
Materiales heterogéneos: Varias fases
dispersas unas en otras08/02/2018 23
Clasificación de la materia:
Materiales homogéneos:
Una sola fase
Constituyen ejemplos de
‘materiales
homogéneos’ las Materia
soluciones químicas. De
‘materiales Dispersiones: Son dispersiones
supramoleculares meta-estables
heterogéneos’ el suelo y
de ‘materiales
dispersos’, los humos:
Materiales heterogéneos: Varias fases
dispersas unas en otras08/02/2018 24
Clasificación de la materia:
http://www.searchpointer.com/bangalore/chemicals-in-bangalore-sp62cat14c1/page-1/
Materiales homogéneos:
Una sola fase
Constituyen ejemplos de
‘materiales
homogéneos’ las Materia
soluciones químicas. De
‘materiales Dispersiones: Son dispersiones
supramoleculares meta-estables
heterogéneos’ el suelo y
https://ultimahora.es/sfAttachPlugin/getCachedContent/id/2613
de ‘materiales
6
dispersos’, los humos:
Materiales heterogéneos: Varias fases
dispersas unas en otras
http://www.zollingerconstruction.com/wp-content/uploads/2013/05/2-Road-
Base.jpg08/02/2018 25
Clasificación de la materia:
Los ‘materiales homogéneos’ pueden ser de dos tipos: ‘Sustancias’ y ‘Soluciones’. Una
‘sustancia’ es un tipo de materia que se caracteriza por tener ‘composición constante’, mientras
que una ‘solución química’ es un tipo de materia que está formado por mezcla física de dos o más
sustancias, en diferentes proporciones.
Substancias: Una sola fase,
una sola clase de substancia
Materiales homogéneos:
Una sola fase
Materia Soluciones: Una sola fase,
Varias substancias08/02/2018 26
Clasificación de la materia:
A su vez, las ‘sustancias’ pueden ser de dos tipos, ‘elementos’ o ‘compuestos’: Un compuesto es un
tipo de materia que tiene composición constante y que está formado mediante enlace químico, por
más de un elemento. Un elemento es un tipo de materia que tiene composición constante y que está
formado por una única clase de sustancia.
Elementos: Un única clase de substancia elemental:
118 elementos conocidos, 94 naturales, 24 artificiales 6
asociados al 99 % de la vida y ≈ 60 a todo lo demás
Substancias: Una sola fase,
una sola clase de substancia
Compuestos: Substancias formadas por combinación química
de dos o más elementos. Aproximadamente 100’000.000 de
Materiales homogéneos: los cuales 10 son inorgánicos y 90 orgánicos
Una sola fase
Materia08/02/2018 27
Clasificación de la materia:
Los elementos ―que se representan por símbolos― se pueden agrupar en orden creciente de número
atómico y organizar en función de sus propiedades físicas, en un esquema gráfico denominado ‘Tabla
Periódica’. La Tabla periódica es una herramienta útil para el estudio de las ciencias químicas. La
unidad fundamental de un elemento puede ser un átomo o una molécula.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/Periodic_Table_Cha
rt.png08/02/2018 28
Clasificación de la materia:
Los elementos son a la química lo que las letras son al lenguaje. Así, combinaciones de elementos
forman compuestos, del mismo modo que combinaciones de letras forman palabras’. Grupos ordenados
de palabras forman oraciones, es decir, expresiones lingüísticas con sentido completo. Del mismo modo,
grupos ordenados de compuestos forman ‘entidades físicas con sentido completo’, como las rocas,
el aire o el agua del mar. Cuanto más expresivo es el lenguaje, más compleja es su construcción. Cuanto
más elaborada es la materia, más compleja es su composición y estructura.
Elementos: Un única clase de substancia elemental:
118 elementos conocidos, 94 naturales, 24 artificiales 6
asociados al 99 % de la vida y ≈ 60 a todo lo demás
Substancias: Una sola fase,
una sola clase de substancia
Compuestos: Substancias formadas por combinación química
de dos o más elementos. Aproximadamente 100’000.000 de
Materiales homogéneos: los cuales 10 son inorgánicos y 90 orgánicos
Una sola fase
Materia08/02/2018 29
Clasificación de la materia:
27 letras en el idioma español o inglés, forman aproximadamente 250.000 palabras diferentes, en cada
uno de estos idiomas. Del mismo modo, los 94 elementos naturales conocidos, dan lugar a
aproximadamente 100’000.000 de compuestos diferentes, contabilizados a julio de 2015.
http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/son-cien-millones-13300. De ellos,
aproximadamente el 10 % son inorgánicos y el 90 % orgánicos
Elementos: Un única clase de substancia elemental:
118 elementos conocidos, 94 naturales, 24 artificiales 6
asociados al 99 % de la vida y ≈ 60 a todo lo demás
Substancias: Una sola fase,
una sola clase de substancia
Compuestos: Substancias formadas por combinación química
de dos o más elementos. Aproximadamente 100’000.000 de
Materiales homogéneos: los cuales 10 son inorgánicos y 90 orgánicos
Una sola fase
Materia08/02/2018 30
Clasificación de la materia:
La mayor parte de la materia que nos rodea es heterogénea y se denomina comúnmente como
‘mezclas’. Las mezclas son combinaciones físicas de diversas sustancias: La tierra, la madera, las
rocas, el asfalto, los ladrillos, el concreto, etc. En general, las propiedades de las ‘mezclas’ o
materiales heterogéneos, son un reflejo de las propiedades de las sustancias que las componen y de las
proporciones en que se realiza la mezcla.
Existen también algunos materiales de aspecto intermedio entre lo homogéneo y lo heterogéneo, que
se denominan ‘dispersiones supramoleculares’ o simplemente, ‘dispersiones’. Algunos ejemplos
representativos son los aerosoles (humos), las emulsiones (leche), las espumas (Ponche) y los coloides
(pinturas).
Materia
Materiales Semi-homogéneos: Dispersiones
supramoleculares meta-estables
Aerosoles: Nubes, humos (S/G)
Emulsiones: leche, mayonesa (L/L)
Espumas: Ponche (G/ S, L)
Materiales heterogéneos: Varias Coloides: Sólidos suspendidos en agua (S/L)
fases dispersas unas en otras
Todas las cosas que constituyen
nuestro entorno, incluidos
nosotros mismos08/02/2018 31
Elementos: Un única clase de substancia elemental:
Clasificación de la materia 118 elementos conocidos, 94 naturales, 24 artificiales 6
asociados al 99 % de la vida y ≈ 60 a todo lo demás
Substancias: Una sola fase,
una sola clase de substancia
Compuestos: Substancias formadas por combinación química
de dos o más elementos. Aproximadamente 100’000.000 de
Materiales homogéneos: los cuales 10 son inorgánicos y 90 orgánicos
Una sola fase
Materia Soluciones: Una sola fase,
Mezclas homogéneas de dos o más o
substancias, en cualquier estado físico. El
Varias substancias componente mayo se denomina solvente y los
demás, solutos.
Materiales Semi-homogéneos: Dispersiones
supramoleculares meta-estables
Aerosoles: Nubes, humos (S/G)
Emulsiones: leche, mayonesa (L/L)
Espumas: Ponche (G/G)
Materiales heterogéneos: Varias Coloides: Sólidos suspendidos en agua (S/L)
fases dispersas unas en otras
Todas las cosas que constituyen
nuestro entorno, incluidos
nosotros mismos08/02/2018 32
https://sciencenotes.org/periodic-tables-free-wallpapers/08/02/2018 33
Tendencias en la tabla periódica
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fe/Periodic_trends.svg08/02/2018 34
Tendencias en la tabla periódica
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Periodic_Table_structure-es-estructura_tabla_periodica.svg08/02/2018 35
Símbolos de los elementos
Berilio Be Ba Bario
Estroncio Sr Cs Cesio
Plata Ag Zr Zirconio
Vanadio V Ir Iridio
Boro B At Astato
Paladio Pd Se Selenio
Estaño Sn Tl Telurio
Antimonio Sb Rh Rodio
Arsénico As W Wolframio
Yodo I He helio
Ytrio Y Rb Rubidio08/02/2018 36
Clasificación de la materia
Un compuesto es una substancia que está formada por dos o más elementos, ‘unidos entre sí
mediante enlace químico’. La unidad fundamental de un compuesto es la molécula y su
característica principal, la ‘composición constante’. Un compuesto se representa por su fórmula y su
nombre debe ser tal, que a partir de él se pueda deducir su estructura.
Constituyen ejemplos de compuestos, el agua, ‘H2O’, el metano, ‘CH4’, la sal de mesa, ‘NaCl’ y el
etanol ‘C2H5OH’. Una fórmula puede ser ‘empírica’, si su propósito es indicar la proporción de átomos
en la molécula, ‘estructural’, si su objeto es el de indicar la estructura de los enlaces y ‘espacial o
geométrica’, si su propósito es el de indicar la geometría espacial de la molécula.
Las propiedades de los compuestos, no guardan ninguna relación con las propiedades de los
elementos.
Todas las mezclas pueden separarse, por métodos físicos relativamente simples, en las sustancias
que las componen. La filtración, la destilación y la sublimación constituyen algunos ejemplos de
procedimientos físicos de separación de mezclas.08/02/2018 37
Propiedades de la materia
Las propiedades de la materia son las características que nos permiten distinguir un trozo o porción de
materia, de los demás. Es por comparación, consciente o inconsciente de estas propiedades, que
diferenciamos unos materiales de otros.
Masa
Volumen
Masa
Inercia
Volumen
Impenetrabilida
Inercia
d
Peso
Elasticidad
Propiedade Porosidad
Elasticidad
Porosidad
s Generales Divisibilidad
Divisibilidad
Propiedade
s de la Extensiva
Densidad
s P. Fusión
materia
P. Ebullición
Propiedade Color
s Conductividad
Inflamabilidad
Específicas
Reactividad
Intensivas08/02/2018 38
Propiedades de la materia, volumen
El volumen es el espacio ocupado por un cuerpo. Un mismo volumen puede albergar diferentes
cantidades de masa, dependiendo del tipo de materia. En el Sistema Internacional SI, la unidad de
volumen es el metro cúbico:
Área: 1 m 2
Volumen: 1 m 3
Distancia: 1 m lineal Área: 1 m 208/02/2018 39
Si cada lado del cubo se divide en segmentos de ‘un decímetro’ de longitud, entonces, cada metro
cúbico contendrá, 1.000 cubos pequeños, de un decímetro cúbico, cada uno. El volumen contenido en
cada uno de estos cubos pequeños se denomina ‘litro.’ Así, un litro es la milésima parte de un metro
cúbico. Nótese que la forma del volumen puede cambiar, desde ‘un litro de leche’ hasta ‘un litro
de cerveza’ o gaseosa; No obstante la magnitud del volumen es la misma.
http://www.informabtl.com/heineken-y-corona-cervezas-con-identidad-
propia/
Volumen: 1 m 3
1 dm 3 1 dm 3
1 litro 1 litro
https://www.unipymes.com/wp-
content/uploads/2014/05/alqueria.jpg
http://www.elboom.com.pe/categoria/22/bebida
s08/02/2018 40
El metro cúbico es una unidad de volumen de uso frecuente en ingeniería. El litro es una unidad de
volumen de uso cotidiano y el ‘mililitro’, la unidad de volumen por excelencia en el laboratorio. Un
metro cúbico contiene 1.000 litros y un litro, ‘mil mililitros’. Así, un metro cúbico contiene 1’000.000
de mililitros.
https://assets.fishersci.com/TFS-Assets/CCG/product-images/F83913~p.eps-
content/uploads/2012/02/cubo.jpg
http://www.escolar.co/wp-
650.jpg
https://www.youtube.com/watch?
v=wuGafw4Rkrc08/02/2018 41
Propiedades de la materia, la densidad
La ‘densidad’, representada por la letra ρ, es la cantidad de masa contenida en un determinado
volumen. Matemáticamente, es la razón entre la masa y el volumen:
Cuando la masa se mide en gramos y el volumen en mililitros, la densidad se expresa en ‘g/ml’. Si la
masa se mide Kg y el volumen en litros, la densidad se expresa en kg/l. Nótese que la densidad es
numéricamente igual en todos los casos.08/02/2018 42
Propiedades de la materia, solubilidad
La ‘solubilidad’ de una sustancia en un solvente particular es una propiedad intrínseca de la materia
que puede expresarse como g/100 ml, mg/l, meq/l, M, N, ppm o ppb.
Otras propiedades de la materia que permiten diferenciar unas sustancias de otras, son la masa
molecular, la conductividad térmica y eléctrica y los puntos de fusión y ebullición.
Relaciones entre diferentes unidades de volumen
1.000 dm³ o litros 1’000.000 cm³ o litros 35,3147 pie3 61.023,7 plg3
1,0 m3 0,001 Dm3 10-6 Hm3 10-9 Km3
61.020 plg3 35,31 pie3 264 galones
1,0 litros 1,000 ml o cm3 0,03531 pie3 0,264 galones 6,1 plg308/02/2018 43
Diagrama NFPA*
*National Fire Protection Association
Agencia Nacional de Protección
contra el Fuego
Fichas Internacionales de Seguridad Química:
http://www.insht.es/portal/site/Insht/menuitem.a82abc159115c8090128ca10060961ca/?
vgnextoid=4458908b51593110VgnVCM100000dc0ca8c0RCRD
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/86/ROMBO_DE_SEG_NFPA_7
04.png08/02/2018 44
Ejercicios de interconversión de unidades
Si el contenido en cloruro de sodio del agua de mar es en promedio de 3,1%, ¿cuánto cloruro de sodio
estará contenido en 1 m3 de agua?
Si 1 mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22,4 litros, a condiciones normales, ¿cuántas
moléculas de gas estarán contenidas en 1 pulgada cúbica?
La densidad del magnesio es 1,74 y la del plomo 11,35 g/l. Si para cada uno de estos materiales se
tiene una esfera cuyo peso es de 1 kg , ¿cuál es la relación de sus radios?
¿Cuál es el volumen, en mililitros, de 935 gramos de un líquido cuya densidad es de 15,23 libras por
galón?
Si el arca de Noé tenía 300 codos de longitud, 50 codos de ancho y 30 de alto, ¿cuál sería su volumen
en metros cúbicos sabiendo que 1 codo equivale a 18 pulgadas y 1 metro a 39,37 pulgadas?
Si una bebida carbonatada contiene 300 ml, ¿cuántas de estas bebidas estarán contenidas en 1 galón?08/02/2018 45
Ejercicios de interconversión de unidades
La densidad media de un material desconocido es 3,63 g/l. Calcule el radio de una esfera compuesta
de este material, cuyo peso es de 300 libras (1 libra es igual a 0,45 kg).
¿Cuántos kilos pesa un cubo de 7,5 pulgadas de lado que está compuesto por un material cuya
densidad es de 30 libras por galón?
El joven Dexter prepara en su laboratorio una pócima secreta de densidad 9,2 libras por galón.
¿Cuánto pesa 1 pie cúbico de este brebaje y qué volumen en litros ocuparán 50 kilos de él?
Reflexione y deduzca una definición propia para cada una de las siguientes palabras: ciencia, filosofía,
religión, fe, misticismo, ascetismo, esoterismo, carta astral, astrología, azar y destino.
Si en promedio una célula humana pesa 0,001 µg, ¿cuál sería el número aproximado de células que
componen el cuerpo de un humano? Peso medio, igual a 100 kg.08/02/2018 46
08/02/2018 47
También puede leer
