IES VIRGEN DE LA VICTORIA FÍSICA Y QUÍMICA 2º ESO

UNIDAD 2: LA MATERIA

1.- CONCEPTO DE MATERIA.

Si observamos a nuestro alrededor veremos materia por todas partes, desde el papel del libro que
leemos hasta el agua que bebemos, pasando por el aire que respiramos. Todo lo que existe en la
Naturaleza es materia. De una manera general, podemos definir la materia como todo aquello que tiene
masa y que ocupa un cierto volumen en el espacio. Durante el desarrollo del tema intentaremos
eliminar algunas ideas que podamos tener sobre la materia, como por ejemplo que es continua, que en
la materia no existe el vacío, que es estática, etc.

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio.

Es materia por tanto el plástico, el carbón, la madera, el aire, el agua, el hierro, etc. y no lo es la
alegría, la tristeza, la velocidad, la energía, etc.

2. PROPIEDADES DE LA MATERIA
Cualquier cuerpo o sistema material tiene unas ciertas propiedades que lo caracterizan. Estas
propiedades pueden ser de 2 tipos:
 Propiedades extensivas o generales, son aquellas que no permiten distinguir unas sustancias
de otras, como por ejemplo la masa o el volumen.
 Propiedades intensivas o características, son aquellas que sí permiten distinguir unas
sustancias de otras, como por ejemplo la densidad, el color, la temperatura de fusión o la
conductividad.

2.1 Masa y volumen.

 La masa (m) es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad en el S.I. es el kg. Para
medir la masa de un cuerpo se utiliza una balanza que puede ser de brazos o electrónica.

 El volumen (V) es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Su unidad en el S.I. es el

metro cúbico (m3). Para medir el volumen de un cuerpo debemos tener en cuenta tanto su
forma como su estado (sólido, l. El aumento del volumen en el recipiente coincidirá con el
volumen del cuerpo líquido o gaseoso). Podemos hacerlo mediante un método matemático o
experimental. Si el sólido tiene forma regular (prisma, pirámide, esfera, etc.) aplicaremos la
fórmula de su volumen. Para todos los cuerpos podemos emplear el método experimental que
consiste en sumergirlo en un recipiente graduado lleno de agua.

2.2 La densidad
La densidad nos da idea de la cantidad de materia de cierta sustancia que existe en un cierto volumen
de ella, es decir, es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio.
Matemáticamente se expresa mediante la siguiente ecuación:

La unidad de densidad en el S.I. es el kg/m3, aunque suelen utilizarse otras como el g/cm3, el g/L, etc.
De la ecuación de la densidad llegamos a las siguientes conclusiones:
1- Que se trata de una magnitud física derivada, ya que depende de la masa y del volumen.
2- Que es característica de cada sustancia, por lo que podremos utilizar esta magnitud para distinguir
unas sustancias de otras.
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Así pues las sustancias cuyos átomos se estructuren ordenadamente y de una forma muy compacta
serán sustancias densas, mientras que las que no lo hagan así serán sustancias ligeras.

- Ejemplos de sustancias densas = Plomo o mercurio.

- Ejemplos de sustancias ligeras = Aluminio, agua congelada o fibra de carbono.

Midiendo la densidad de un cuerpo:

Para ello tendremos que determinar la masa y el volumen del cuerpo. La masa se puede medir
fácilmente con una balanza digital, pero para calcular el volumen dependerá de si el cuerpo tiene una
forma regular o irregular.

- Si se trata de un cuerpo con forma regular, como por ejemplo un cilindro o una esfera, podemos
calcular su volumen matemáticamente con las fórmulas correspondientes.

- Si se trata de un cuerpo con forma irregular, como por ejemplo una piedra o incluso nosotros mismos, la única
forma de determinar su volumen es sumergiéndolo por completo en agua y calculando el volumen del líquido
desplazado, que será equivalente al volumen del cuerpo sumergido.

La flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro de un líquido, y guarda cierta relación con la
densidad, ya que se cumple lo siguiente:

- Si la densidad de un cuerpo es mayor que la del líquido, el cuerpo se hunde.

- Si la densidad de un cuerpo es menor que la del líquido, el cuerpo flota.
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Ejercicios

Problema 1:
Para un cuerpo de masa 565 g se obtiene
su volumen en el laboratorio tal y como
se muestra en la imagen.

Calcula su densidad e indica, con la

ayuda de la tabla, de qué material se
trata.

Problema 2: DENSIDAD DE ALGUNOS METALES

Sea un prisma metálico con las dimensiones
siguientes: Densidad
Nombre Símbolo
(g/cm3)
13 cm x 5,2 cm x 3,3 cm
Aluminio Al 2,7
Y con una masa de 1249,3 g. Calcula su Estaño Sn 5,6
densidad e indica, con la ayuda de la tabla,
de qué material se trata. Hierro Fe 7,8
Plomo Pb 11,3
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3. ESTADOS DE AGREGACIÓN

Un estado de agregación es la forma en la que se puede encontrar la materia en la naturaleza. La materia puede
presentarse esencialmente en tres estados o formas distintas:

ESTADO FORMA VOLUMEN

Sólido Constante Constante

Variable
Líquido (Se adapta al Constante
recipiente)
FLUIDOS

Variable Variable
Gaseoso (Se adapta al (Se adapta al
recipiente) recipiente)

La diferencia entre un estado de agregación u otro radica en la movilidad de las partículas que componen la materia.
En estado sólido las partículas apenas se mueven y se mantienen muy juntas, en estado líquido las partículas tienen
cierta movilidad por lo que ya no están tan juntas, y en estado gaseoso las partículas tienen mucha movilidad y están
bastante separadas unas de otras.

3.1 Cambios de estado

Para conseguir que las partículas se mantengan juntas o se separen, yo puedo jugar con la presión y la temperatura, ya
que si aumento la presión reduzco el espacio entre las partículas y las obligo a juntarse, mientras que si aumento la
temperatura cargo a las partículas de energía y éstas comenzarán a moverse más rápidamente tendiendo a separarse.
En cualquier caso tendría lugar un cambio de estado, que no es otra cosa que la variación en la forma en la que se
presenta la materia manteniendo su composición constante.

Cada cambio de estado tiene su propio nombre, tal y como se indica en la siguiente figura:
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CAMBIO DE ESTADO NOMBRE Observaciones

La temperatura a la que un sólido funde se conoce como temperatura
Sólido → Líquido Fusión
de fusión y es característica de cada sustancia.
Líquido→ Sólido Solidificación Ocurre a la misma temperatura que la fusión.
Este proceso puede suceder de dos formas:
· Evaporación; afecta a la superficie del líquido y sucede a cualquier
temperatura.
Líquido → Gas Vaporización
· Ebullición; afecta a la totalidad del líquido y sucede a una
temperatura determinada, conocida como temperatura de ebullición,
que es característica de cada sustancia.
Gas →Líquido Condensación Ocurre a la misma temperatura que la ebullición.
Paso directo de sólido a gas sin pasar por el estado líquido. Ocurre a
cualquier temperatura, de ahí que podamos oler los alimentos
Sólido → Gas Sublimación sólidos, pero para que ésta sea apreciable, las sustancias necesitan
encontrarse a presiones muy bajas.
Sublimación
Gas →Sólido Paso directo de gas a sólido sin pasar por el estado líquido.
inversa

3.2 Representación gráfica de los cambios de estado

Como podemos observar en la gráfica, durante un cambio de estado la temperatura permanece invariable. Así por
ejemplo, si calentamos una mezcla de agua líquida y hielo, la temperatura de la mezcla no empezará a aumentar hasta
que no se haya derretido todo el hielo. Toda la energía se utilizará en transformar el hielo en agua, y cuando no haya
más hielo que transformar, las moléculas de agua líquida captarán la energía y se empezarán a mover a más velocidad.

Otro factor a tener en cuenta es que la presión modifica la temperatura a la que ocurren dichos cambios, así pues la
temperatura de ebullición del agua es de 100 ºC a una presión de 1 atmósfera, pero si bajáramos la presión a 0,13
atmósferas, la temperatura de ebullición del agua pasaría a ser de 50 ºC.
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Conociendo los puntos de fusión y de ebullición, podemos dibujar las gráficas de calentamiento o de enfriamiento de
cualquier sustancia, las cuales sirven para estudiar cómo cambia la temperatura de una sustancia conforme avanza el
tiempo. En estas gráficas la temperatura se representa en el eje vertical y el tiempo, en el eje horizontal

Si la gráfica es de calentamiento, entonces tendrá forma creciente (de abajo

hacia arriba). En los tramos inclinados la sustancia aumenta su temperatura
(por tanto, en ellos se encontrará en estado sólido, líquido o gaseoso),
mientras que en los tramos horizontales la temperatura de la sustancia
permanece constante, lo cual significa que en ellos es donde tiene lugar el
cambio de estado.

Si la gráfica es de enfriamiento, entonces tendrá forma decreciente (de arriba

hacia abajo). En los tramos inclinados la sustancia disminuye su temperatura
(por tanto, en ellos se encontrará en estado gaseoso, líquido o sólido),
mientras que en los tramos horizontales la temperatura de la sustancia
permanece constante, lo cual significa que en ellos es donde tiene lugar el
cambio de estado.

3.3 Teoría cinético-molecular de la materia

Para explicar el comportamiento de la materia y sus características existe un modelo teórico que se basa en los
siguientes postulados:

- La materia está formada por partículas muy pequeñas (átomos, moléculas o iones).

- Entre las partículas que forman la materia aparecen atracciones y repulsiones. Si las fuerzas de atracción son
mayores que las de repulsión las partículas permanecerán juntas, en caso contrario tenderán a separarse.

- Entre las partículas que forman la materia no existe nada, hay espacio vacío.

- Las partículas tienen una energía interna y esa energía se expresa en forma de movimiento. Cuanta más
energía más movimiento. Una forma de “donar” energía a una partícula es con la temperatura.
o Si la temperatura aumenta, las partículas adquieren más energía y por lo tanto se mueven más
rápidamente.
o Si la temperatura disminuye, las partículas pierden energía y por lo tanto se mueven más lentamente.

En los sólidos las partículas no pueden moverse a otras posiciones, ya que están unidas entre sí mediante fuerzas de
atracción muy grandes, pero sí que vibran en torno a la posición de equilibrio en la que se encuentren. Estas fuerzas de
atracción tan grandes hacen que, por lo general, los sólidos sean estructuras muy compactas y ordenadas.

Si la sustancia se encuentra en estado líquido, la fuerza de atracción entre las partículas es menor que en el
caso anterior, lo cual les permite moverse a una cierta velocidad. Ello explica el que los líquidos tengan
forma variable, la misma del recipiente que los contenga.
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En el caso de los gases la teoría cinética dice que “la presión de un gas es debida a los continuos choques de las
partículas que lo forman contra las paredes del recipiente”. Así pues es lógico pensar que si introducimos más gas en
un recipiente (más partículas = más choques) la presión aumentará, en cambio si sacamos gas del recipiente (menos
partículas = menos choques) la presión disminuirá.

Este postulado nos permite explicar además por qué al aumentar la temperatura de un gas aumenta la presión del
recipiente, ya que las partículas se moverán más rápidamente y producirán más choques en las paredes del mismo.

La presión se mide en Pascales (Pa) en el Sistema Internacional, aunque para expresar presiones de uso cotidiano se
suele emplear la atmósfera (atm). Por ejemplo, la presión a nivel del mar es de 1 atm.

1 atm = 101300 Pa

Si aumenta la temperatura, aumenta la presión Si disminuye el volumen, aumenta la presión

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EJERCICIOS
1. Explica dos métodos distintos para hallar el volumen de un cilindro de diámetro 6 cm y 10 cm de altura.

2. Una pieza de madera tiene una masa de 230 g y un volumen de 245 cm3. ¿Cuál es su densidad?

3. Cuando se solidifican 1000 cm3 de agua se obtienen 1090 cm3 de hielo. Si la densidad del agua líquida es
de 1 g/cm3, determinar la densidad del hielo. ¿Cómo es su valor en comparación con la del agua?

4. Calcular la masa de combustible del depósito lleno de un automóvil de 60 L, si su densidad es igual a 700
kg/ m3.

5. Si una persona bebe todas las mañanas un vaso de 250 cm de leche, cuya densidad es 1´03 g/mL, hallar la
masa de leche bebida al cabo de 7 días.

6. Un lingote de oro tiene un volumen de 250 ml. Determinar su masa sabiendo que la densidad del oro es
19300 kg/m3.

7. La densidad de la sal común vale 2160 kg/m3. ¿Qué volumen, expresado en ml, habrá en un salero que,
lleno, contiene 220 g de sal?

8. ¿Caben 5 kg de leche en una garrafa de 5 litros? ¿Y 5 kg de alcohol? La densidad de la leche vale 1´03
g/cm3, y la del alcohol, 0´9 g/cm3.

9. ¿A qué estado o estados de agregación corresponde cada una de las siguientes propiedades?

a) No se puede comprimir.

b) Se difunde fácilmente.

c) Mantiene su forma.

d) Puede fluir.

e) Se puede comprimir.

f) Las partículas se mueven libremente en todas las direcciones.

g) Las partículas están en contacto.

h) Las partículas están tan fuertemente unidas que sólo pueden vibrar.

i) Sus partículas se deslizan unas sobre otras sin perder el contacto.

j) Las partículas están muy separadas.

10. Explica según la teoría cinético-molecular y con el modelo de sólido, por qué los sólidos mantienen
constante su forma y volumen.

11. Los gases están formados por moléculas que se mueven a gran velocidad y de forma caótica. Si tenemos
un gas encerrado en un frasco y lo destapamos, describe qué ocurre con las moléculas del gas. ¿Dirías que
pasado un cierto tiempo se han escapado todas y el frasco se queda vacio?

12. Completa la siguiente frase en tu cuaderno: “Los sólidos tienen forma………………., en cambio
los…………………toman la forma del recipiente que los contiene. Los gases ocupan todo el espacio
disponible y su volumen puede………………..haciendo presión.
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13. Razona si las siguientes frases son verdaderas o falsas:

a) En los cambios de estado la temperatura no cambia.

b) Solo pueden sublimar los líquidos.

c) El agua se evapora a 100ºC

14. Ponemos agua en una olla y esperamos a que hierva:

a) ¿A qué cambio de estado corresponde la ebullición?

b) ¿Qué gas crees que contienen las burbujas que suben a la superficie y estallan?

c) ¿De dónde proceden las gotas de agua que vemos resbalar por la tapadera de la olla? ¿Qué cambios de estado
han realizado?

15. ¿Qué ocurre con las partículas cuando se calienta una sustancia?

a) Aumenta la velocidad de las partículas tanto si es sólida, líquida o gaseosa.

b) Aumenta la velocidad de las partículas sólo en los gases.

c) Si es un sólido las partículas se funden y luego se evaporan.

d) La sustancia cambia de estado.

16. El siguiente cuadro representa las temperaturas de fusión y ebullición del agua y del mercurio a 1 atm de
presión.

¿En qué estado se encontrarán si la temperatura es de -25 °C, 50 °C o 360 °C?

17. Indica si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos. Corrige los falsos:

a) Los gases están formados por un gran número de partículas muy pequeñas que se encuentran en reposo y
siempre a la misma distancia unas de otras.

b) Cuando un gas se comprime las partículas se separan y cuando el gas se expando se aproximan entre sí.

c) Cuando se calienta un gas aumenta su temperatura porque las partículas se mueven más deprisa.
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18. Observa la siguiente gráfica correspondiente

a una cierta sustancia:

a) ¿Se trata de una gráfica de calentamiento o

de enfriamiento? ¿Por qué?

c) ¿Cuánto valen los puntos de fusión y

ebullición de la sustancia?

19. Observa la gráfica correspondiente a una cierta sustancia:

a) ¿Se trata de una gráfica de calentamiento o de

enfriamiento? ¿Por qué?

b) ¿Cuánto tiempo permanece, aproximadamente, la

sustancia en estado líquido?

c) ¿Qué cambio de estado tiene lugar? ¿Cuánto tiempo dura?

d) ¿Cuánto vale el punto de fusión de la sustancia?

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