1.1. Introducción

Unidad 1: Introducción al estudio de la materia

La química está presente en todos los aspectos de nuestra vida, pero ¿qué es la química? La definición que encontramos en los textos establece que “química es el estudio de la materia y los cambios que ésta experimenta”. En el diccionario de la Real Academia Española, RAE, encontramos la siguiente definición:

Química: Ciencia que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de la          materia a partir de su composición atómica.

Nos preguntamos entonces, qué es la materia y encontramos “materia es todo aquello que ocupa un espacio y que tiene una masa”. La RAE la define como:

Materia: Realidad espacial y perceptible por los sentidos, que, con la energía, constituye el mundo físico.

Diremos entonces que materia es todo lo que podemos percibir mediante nuestros sentidos, podemos verlo, tocarlo o sentirlo, como por ejemplo el agua, la tierra, el aire, e incluso lo que no podemos “ver” a simple vista, como las moléculas, los átomos, etc. Se ha demostrado experimentalmente que toda la materia presente en la tierra proviene de la combinación de poco más de 100 sustancias básicas denominadas elementos.

Veamos la definición de algunos términos:

Sustancia: forma de materia que posee una composición definida y propiedades características, por ejemplo, H₂O (agua), CH₄ (metano), O₂ (oxígeno), N₂ (nitrógeno), Ag (plata), Fe (hierro).

Mezcla: combinación de dos o más sustancias donde cada una mantiene sus propias características e identidad química. Hay dos tipos de mezclas, las homogéneas, en las que se observa una sola fase como por ejemplo una gaseosa o una moneda de un sol. La heterogéneas, en las que se puede observar las fases de los componentes, por ejemplo cemento con arena, una porción de ensalada o un poco de agua de mar. Las mezclas se pueden separar en sus componentes mediante métodos físicos.

Elemento: sustancia que no se puede separar en sustancias más simples, empleando métodos químicos, por ejemplo Fe (hierro), Al (aluminio), N₂ (nitrógeno), H₂ (hidrógeno), O₂ (oxígeno), O₃(ozono).

Compuesto: sustancia conformada por dos o más elementos diferentes, que se mantienen unidos químicamente en proporciones definidas, por ejemplo CO₂ (dióxido de carbono), CH₄ (metano o gas natural), NaCl (sal). Los compuestos pueden separarse en sus elementos exclusivamente mediantemétodos químicos.

Cambio físico: aquel que no altera la estructura íntima de la sustancia sólo su apariencia física, por ejemplo:

• cuando se congela un poco de agua, H₂O, simplemente cambia del estado líquido al estado sólido, pero en ambos casos sigue siendo agua;
• cuando se sublima el hielo seco, CO₂, pasa del estado sólido al estado gaseoso, pero no cambia su identidad;
• cuando se destila una mezcla de acetona, CH₃COCH₃, y agua,H₂O, la acetona alcanza su temperatura de ebullición y se evapora hasta que sólo queda agua, pero ambas sustancias mantienen su identidad.

Cambio químico: aquel que si altera la estructura íntima de la sustancia causando la pérdida de su identidad, por ejemplo:

• la electrólisis del agua causa que ésta se transforme en oxígeno, O₂ e     hidrógeno, H₂, dejando de ser agua;
• en la combustión del papel, que es principalmente celulosa, (C₆H₁₀O₅)n, ésta se transforma en dióxido de carbono gaseoso, CO_2(g) y agua, por lo que ya no vemos el trozo de papel;
• cuando se oxida o corroe un clavo de fierro, Fe, éste se transforma en Fe₂O₃, perdiendo su identidad.

Propiedades de la materia: son características físicas o químicas que definen e identifican una sustancia.

Todas las propiedades pueden medirse y observarse, si la medición depende de la cantidad de sustancia, se denomina propiedad extensiva, como por ejemplo la masa, el volumen, la longitud; mientras que si la medición no depende de la cantidad de sustancia se denomina propiedad intensiva, por ejemplo la densidad, la temperatura o la viscosidad.

 

 

Ejercicio 1.1 Imagina que tus amigos y tú están de campamento en la playa y van a preparar la parrillada para la cena, al encargado de sazonar la carne se le cae el recipiente que contiene la sal, derramándose toda sobre la arena!! Uno de tus amigos afirma entusiastamente “¡¡no se preocupen, podemos recuperar la sal!!”. Qué métodos propondrías, especificando si son físicos o químicos, para recuperar la sal.

 

Ejercicio 1.2 Uno de los postres favoritos de muchos niños es la gelatina. Si curioseas la información de la caja encontrarás mas o menos lo siguiente: Ingredientes: Azúcar refinada, gelatina, ácido fumárico (acidificante), citrato de sodio, colorantes artificiales, vitamina C, saborizantes artificiales y jugo de fruta deshidratado. Composición por cada porción de 5,67 g: calcio: 1,7 g; sodio: 55 mg; vitamina C: 12 mg. A partir de la información de la caja, identifica: *  1 mezcla *  1 elemento *  1 compuesto *  1 sustancia pura