Química general I › La materia, la medición y el átomo · lección de muestra
Sostén un cubo de hielo en la mano y tres cosas son ciertas a la vez: está frío, está duro y se está derritiendo. La química es la ciencia que explica las tres cosas — las propiedades que tiene una sustancia, cómo cambia y de qué está hecha a una escala demasiado pequeña para verla. Antes de poder pesar átomos o predecir reacciones, necesitamos un mapa claro de qué es realmente la "materia". Ese mapa es la clasificación de la materia.
La materia es todo lo que tiene masa y ocupa espacio, y se presenta en tres estados conocidos: sólido (forma y volumen fijos), líquido (volumen fijo, forma que fluye) y gas (que llena cualquier recipiente que lo contenga). Lo que separa a los estados no es la identidad de las partículas, sino qué tan apretadas están y qué tan libremente se mueven.
De manera más fundamental, clasificamos la materia según su composición. Una sustancia pura tiene una composición fija y uniforme: toda muestra es idéntica. Las sustancias puras se dividen en elementos — los aproximadamente 118 componentes básicos, como el oro, el oxígeno y el carbono, que no se pueden descomponer químicamente — y compuestos, en los que dos o más elementos están enlazados químicamente en una proporción fija, como el agua (H₂O) o la sal de mesa (NaCl). Una mezcla, en cambio, es una combinación física cuyas proporciones pueden variar. Las mezclas son homogéneas (uniformes en toda su extensión, como el agua salada o el aire) o heterogéneas (visiblemente no uniformes, como arena en agua o un tazón de cereal).
La línea divisoria es decisiva: las partes de una mezcla conservan su propia identidad y pueden separarse por medios físicos — filtración, evaporación, destilación — mientras que un compuesto solo puede descomponerse mediante una reacción química que reorganiza los enlaces.
Una propiedad física puede observarse sin cambiar la identidad de la sustancia: color, densidad, punto de fusión, punto de ebullición, dureza. Una propiedad química describe cómo una sustancia se transforma en algo nuevo — la inflamabilidad, la reactividad con un ácido, la tendencia del hierro a oxidarse.
Los cambios siguen la misma división. En un cambio físico la sustancia se reorganiza pero no se transforma en otra: derretir hielo, disolver azúcar o aplastar una lata dejan intactas las moléculas subyacentes. En un cambio químico se forman sustancias nuevas con propiedades nuevas — la madera que se quema y se convierte en cenizas y gas, el hierro que se oxida y forma óxido de hierro, la leche que se agria. Las señales confiables de un cambio químico son un cambio de color, burbujas de gas, un cambio de temperatura, luz o un precipitado que no se puede revertir con facilidad.
Clasifica cada una: (a) helio en un globo, (b) latón, (c) dióxido de carbono, (d) aderezo italiano para ensalada.
(a) helium → element (one kind of atom, He)
(b) brass → homogeneous mixture (an alloy of copper + zinc,
variable ratio, uniform appearance)
(c) carbon dioxide→ compound (C and O bonded in a fixed 1:2 ratio)
(d) salad dressing→ heterogeneous mixture (oil and vinegar separate
into visible layers)Observa el razonamiento: una composición fija y un solo tipo de partícula indican una sustancia pura; una receta variable indica una mezcla; la separación visible indica una mezcla heterogénea.
Toda idea posterior en química se apoya en este vocabulario. Cuando escribimos una fórmula, balanceamos una ecuación o diseñamos una separación, nos preguntamos constantemente: ¿elemento o compuesto? ¿sustancia pura o mezcla? ¿cambio físico o cambio químico? Un químico que purifica un fármaco, un metalúrgico que ajusta una aleación y un científico ambiental que analiza agua de río comienzan exactamente aquí — clasificando lo que tienen delante antes de decidir qué hacer con ello.
Plan de estudios alineado con Chemistry 2e de OpenStax; todo el texto de las lecciones es original de Syllabus.
Esta es una lección de la materia completa.
Llevate todos los módulos, lecciones y cuestionarios — gratis ahora, tuyos para siempre.