Resultados de aprendizaje
- Identificar las propiedades y los cambios en la materia como físicos o químicos
- Identificar las propiedades de la materia como extensivas o intensivas
Las características que nos permiten distinguir una sustancia de otra se denominan propiedades. Una propiedad física es una característica de la materia que no está asociada con un cambio en su composición química. Ejemplos familiares de propiedades físicas incluyen densidad, color, dureza, puntos de fusión y ebullición y conductividad eléctrica. Podemos observar algunas propiedades físicas, como la densidad y el color, sin cambiar el estado físico de la materia observada. Otras propiedades físicas, como la temperatura de fusión del hierro o la temperatura de congelación del agua, solo pueden observarse cuando la materia sufre un cambio físico. Un cambio físico es un cambio en el estado o las propiedades de la materia sin ningún cambio concomitante en su composición química (las identidades de las sustancias contenidas en la materia). Observamos un cambio físico cuando la cera se derrite, cuando el azúcar se disuelve en el café y cuando el vapor se condensa en agua líquida (Figura 1). Otros ejemplos de cambios físicos incluyen la magnetización y desmagnetización de metales (como se hace con las etiquetas de seguridad antirrobo comunes) y la molienda de sólidos en polvos (que a veces pueden producir cambios notables de color). En cada uno de estos ejemplos, hay un cambio en el estado físico, la forma o las propiedades de la sustancia, pero no en su composición química.
la Figura 1. a) La cera sufre un cambio físico cuando se calienta cera sólida y se forma cera líquida. (b) La condensación de vapor dentro de una olla de cocción es un cambio físico, ya que el vapor de agua se transforma en agua líquida. (crédito a: modificación de la obra por «95jb14» / Wikimedia Commons; crédito b: modificación del trabajo de «mjneuby» / Flickr)
El cambio de un tipo de materia a otro tipo (o la incapacidad de cambiar) es una propiedad química. Ejemplos de propiedades químicas incluyen inflamabilidad, toxicidad, acidez, reactividad (muchos tipos) y calor de combustión. El hierro, por ejemplo, se combina con oxígeno en presencia de agua para formar óxido; el cromo no se oxida (Figura 2). La nitroglicerina es muy peligrosa porque explota fácilmente; el neón casi no representa ningún peligro porque es muy poco reactivo.
la Figura 2. (a) Una de las propiedades químicas del hierro es que se oxida; (b) una de las propiedades químicas del cromo es que no lo hace. (crédito a: modificación del trabajo de Tony Hisgett; crédito b: modificación del trabajo de «Atoma»/Wikimedia Commons)
Un cambio químico siempre produce uno o más tipos de materia que difieren de la materia presente antes del cambio. La formación de óxido es un cambio químico porque el óxido es un tipo de materia diferente al hierro, el oxígeno y el agua presentes antes de que se formara el óxido. La explosión de nitroglicerina es un cambio químico porque los gases producidos son tipos de materia muy diferentes de la sustancia original. Otros ejemplos de cambios químicos incluyen reacciones que se realizan en un laboratorio (como la reacción del cobre con ácido nítrico), todas las formas de combustión (quema) y alimentos que se cocinan, digieren o pudren (Figura 3).
la Figura 3. a) El cobre y el ácido nítrico experimentan un cambio químico para formar nitrato de cobre y dióxido de nitrógeno gaseoso marrón. (b) Durante la combustión de una cerilla, la celulosa en la cerilla y el oxígeno del aire experimentan un cambio químico para formar dióxido de carbono y vapor de agua. (c) Cocinar carne roja causa una serie de cambios químicos, incluida la oxidación del hierro en la mioglobina que resulta en el cambio familiar de color rojo a marrón. (d) Un plátano que se vuelve marrón es un cambio químico a medida que se forman sustancias nuevas, más oscuras (y menos sabrosas). (crédito b: modificación de la obra de Jeff Turner; crédito c: modificación de la obra de Gloria Cabada-Leman; crédito d: modificación de la obra de Roberto Verzo)
Las propiedades de la materia se dividen en una de dos categorías. Si la propiedad depende de la cantidad de materia presente, es una propiedad extensiva. La masa y el volumen de una sustancia son ejemplos de propiedades extensas; por ejemplo, un galón de leche tiene una masa y un volumen más grandes que una taza de leche. El valor de una propiedad extensa es directamente proporcional a la cantidad de materia en cuestión. Si la propiedad de una muestra de materia no depende de la cantidad de materia presente, es una propiedad intensiva. La temperatura es un ejemplo de una propiedad intensiva. Si el galón y la taza de leche están a 20 °C (temperatura ambiente), cuando se combinan, la temperatura permanece a 20 °C. Como otro ejemplo, considere las propiedades distintas pero relacionadas del calor y la temperatura. Una gota de aceite de cocina caliente salpicada en el brazo causa molestias breves y leves, mientras que una olla de aceite caliente produce quemaduras graves. Tanto la gota como la olla de aceite están a la misma temperatura (una propiedad intensiva), pero la olla claramente contiene mucho más calor (propiedad extensa).
Diamante peligroso
Es posible que haya visto el símbolo que se muestra en la Figura 4 en recipientes de productos químicos en un laboratorio o lugar de trabajo. A veces llamado «diamante de fuego» o «diamante peligroso», este diamante de peligro químico proporciona información valiosa que resume brevemente los diversos peligros que debe tener en cuenta al trabajar con una sustancia en particular.
la Figura 4. El diamante peligroso de la Agencia Nacional de Protección contra Incendios (NFPA, por sus siglas en inglés) resume los principales peligros de una sustancia química.
El Sistema de Identificación de Peligros de la Agencia Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) 704 fue desarrollado por la NFPA para proporcionar información de seguridad sobre ciertas sustancias. El sistema detalla la inflamabilidad, la reactividad, la salud y otros peligros. Dentro del símbolo general del diamante, el diamante superior (rojo) especifica el nivel de peligro de incendio (rango de temperatura para el punto de inflamación). El diamante azul (izquierda) indica el nivel de peligro para la salud. El diamante amarillo (derecho) describe los peligros de reactividad, como la facilidad con que la sustancia sufrirá detonación o un cambio químico violento. El diamante blanco (inferior) señala peligros especiales, como si es un oxidante (que permite que la sustancia se queme en ausencia de aire/oxígeno), sufre una reacción inusual o peligrosa con agua, es corrosivo, ácido, alcalino, un peligro biológico, radiactivo, etc. Cada peligro se clasifica en una escala de 0 a 4, siendo 0 no peligroso y 4 extremadamente peligroso.
Mientras que muchos elementos difieren drásticamente en sus propiedades químicas y físicas, algunos elementos tienen propiedades similares. Podemos identificar conjuntos de elementos que exhiben comportamientos comunes. Por ejemplo, muchos elementos conducen bien el calor y la electricidad, mientras que otros son conductores pobres. Estas propiedades se pueden usar para clasificar los elementos en tres clases: metales (elementos que conducen bien), no metálicos (elementos que conducen mal) y metaloides (elementos que tienen propiedades tanto de metales como no metálicos).
La tabla periódica es una tabla de elementos que coloca elementos con propiedades similares muy juntos (Figura 5). Aprenderá más sobre la tabla periódica a medida que continúe su estudio de química.
la Figura 5. La tabla periódica muestra cómo se pueden agrupar los elementos de acuerdo con ciertas propiedades similares. Nota: el color de fondo indica si un elemento es metálico, metaloide o no metálico, mientras que el color del símbolo del elemento indica si es sólido, líquido o gas.
Revisión de vídeo: Propiedades físicas y Químicas
Puede ver la transcripción de» Cambios físicos Vs. Químicos Explicados » aquí (se abre en una ventana nueva).
Conceptos clave y Resumen
Todas las sustancias tienen propiedades físicas y químicas distintas y pueden sufrir cambios físicos o químicos. Las propiedades físicas, como la dureza y el punto de ebullición, y los cambios físicos, como la fusión o la congelación, no implican un cambio en la composición de la materia. Las propiedades químicas, como la inflamabilidad y la acidez, y los cambios químicos, como la oxidación, implican la producción de materia que difiere de la presente de antemano.
Las propiedades medibles se clasifican en una de dos categorías. Las propiedades extensas dependen de la cantidad de materia presente, por ejemplo, la masa de oro. Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia presente, por ejemplo, la densidad del oro. El calor es un ejemplo de una propiedad extensa, y la temperatura es un ejemplo de una propiedad intensiva.
Pruébelo
- Clasifique las seis propiedades subrayadas en el siguiente párrafo como químicas o físicas: El flúor es un gas amarillo pálido que reacciona con la mayoría de las sustancias. El elemento libre se funde a -220 ° C y hierve a -188 °C. Metales finamente divididos se queman en flúor con una llama brillante. Diecinueve gramos de flúor reaccionarán con 1,0 gramos de hidrógeno.
- Clasifique cada uno de los siguientes cambios como físicos o químicos:
- condensación de vapor
- quema de gasolina
- agrio de leche
- disolución de azúcar en agua
- fusión de oro
- Clasifique cada uno de los siguientes cambios como físicos o químicos:
- quema de carbón
- fusión de hielo
- mezcla de jarabe de chocolate con leche
- explosión de un petardo
- magnetización de un destornillador
- El volumen de una muestra de gas de oxígeno cambió de 10 ml a 11 mL a medida que cambió la temperatura. ¿Es un cambio químico o físico?
- Un volumen de 2.0 litros de gas de hidrógeno combinado con 1.0 litros de gas de oxígeno para producir 2.0 litros de vapor de agua. ¿Sufre el oxígeno un cambio químico o físico?
- Explicar la diferencia entre propiedades extensivas y propiedades intensivas.
- Identifique las siguientes propiedades como extensivas o intensivas.
- volumen
- temperatura
- humedad
- calor
- punto de ebullición
- La densidad (d) de una sustancia es una propiedad intensiva que se define como la relación entre su masa (m) y su volumen (V).\text{densidad}=\dfrac{\text{masa}}{\text{volumen}}; \text{d}=\dfrac{\text{m}}{\text{V}}. Teniendo en cuenta que la masa y el volumen son propiedades extensas, explique por qué su relación, la densidad, es intensiva.
Glosario
cambio químico: cambiar la producción de un tipo diferente de la materia de la clase original de la materia
propiedades químicas: el comportamiento que está relacionado con el cambio de un tipo de materia en otro tipo de materia
propiedad extensiva: propiedad de una sustancia que depende de la cantidad de la sustancia
propiedad intensiva: propiedad de una sustancia que es independiente de la cantidad de la sustancia
cambio físico: cambio en el estado o las propiedades de la materia que no implica un cambio en su composición química