La materia y sus propiedades | Ejercicios

Propiedades extensivas de los materiales: masa, volumen y temperatura

1. Selecciona la opción correcta.

Las propiedades extensivas de la materia son:

Las que dependen de la naturaleza de la materia.
Las que dependen de la cantidad de materia.
Las que dependen de la distancia a la que se encuentra la materia.

La masa es:

La cantidad de materia que posee un cuerpo.
El aumento o disminución del choque entre moléculas.
La cantidad de espacio que ocupa la materia.

Para medir la temperatura utilizamos:

Una balanza.
Un barómetro.
Un termómetro.

El litro (L) es una unidad de medida que corresponde a:

La masa.
La temperatura.
El volumen.

El cero absoluto es igual a:

-273,15 ºC
-1.000 ºC
0 º

2. Escribe la propiedad extensiva adecuada que debes medir en cada uno de los enunciados. Menciona la unidad de medida que utilizarías en cada caso.

La cantidad de agua en un vaso.

______________________________________________________________________________________________________

El calor o el frío que hay en tu habitación.

______________________________________________________________________________________________________

Tu peso.

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La cantidad de carne que puedes comprar en el supermercado.

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El punto de ebullición del agua que hierves.

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La cantidad de sal que necesitas para preparar una receta de cocina.

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Modelo de partícula

1. Marca verdadero o falso según corresponda.

El átomo es la unidad básica de la materia.	V	F
Un átomo está compuesto por al menos un protón, un electrón y un platón.	V	F
Existen cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gaseoso y láser.	V	F
La estructura formada por la unión de varios átomos recibe el nombre de molécula.	V	F
La tabla periódica está constituida por 116 elementos.	V	F
Las moléculas sólo pueden formarse por átomos de un mismo elemento.	V	F
La materia puede ser homogénea o heterogénea.	V	F

2. Explica brevemente de qué forma describieron al átomo los siguientes científicos.

John Dalton (1808)

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Joseph J. Thompson (1904)

______________________________________________________________________________________________________

Ernest Rutherford (1911)

______________________________________________________________________________________________________

Niels Bohr (1913)

______________________________________________________________________________________________________

Werner Heisenberg (1925)

______________________________________________________________________________________________________

3. Menciona los elementos que conforman a cada una de las siguientes moléculas.

Agua

______________________________________________________________________________________________________

Oxígeno

______________________________________________________________________________________________________

Ozono

______________________________________________________________________________________________________

Dióxido de carbono

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Cambios físicos y químicos

1. Explica brevemente en qué consisten cada uno de los cambios de estado presentes en la imagen.

______________________________________________________________________________________________________

2. Coloca las características que se mencionan a la derecha en la columna que les corresponde.

Cambios físicos

Cambios químicos

– Evaporización

– Biodegradación

– Fusión

– La composición de la materia no cambia

– Oxidación

– Neutralización

– Son irreversibles

– Combustión

– Precipitación

– Condensación

– Solidificación

– La composición de la materia cambia

– Sublimación

– Son reversibles

Ciclos de la materia

1. Responde las siguientes preguntas.

¿En qué consiste la ley de la conservación de la materia?

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¿Cómo se conserva la materia en la naturaleza?

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¿Cuáles son los integrantes que conforman cadenas alimentarias en la naturaleza?

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2. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del carbono y cuáles son los pasos para que se lleve a cabo. Para ello, imagina un ecosistema, menciona cuáles animales y plantas participarían en este ciclo y qué roles tendrían dentro de la cadena trófica.

______________________________________________________________________________________________________

3. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del nitrógeno.

______________________________________________________________________________________________________

Soluciones y mezclas

1. Menciona un ejemplo de cada uno de los sistemas materiales presentes en la imagen.

______________________________________________________________________________________________________

2. Indica si las siguientes mezclas son una solución o una mezcla heterogénea y por qué.

Agua + sal

______________________________________________________________________________________________________

Agua + arena

______________________________________________________________________________________________________

Agua + aceite

______________________________________________________________________________________________________

Bebida saborizada + gas

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Fruta + yogurt

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Hierro + carbono (para formar acero)

______________________________________________________________________________________________________

3. Menciona qué técnica de separación utilizarías para separar las siguientes mezclas, y describe brevemente en qué consiste dicha técnica.

Agua + piedras

______________________________________________________________________________________________________

Papel + clavos

______________________________________________________________________________________________________

Arena + piedras

______________________________________________________________________________________________________

Agua + azúcar

______________________________________________________________________________________________________

Alcohol + vinagre

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Componentes de la tinta

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Cuando calentamos algún objeto sabemos que su temperatura aumenta, no obstante, es usual que confundamos los términos temperatura y calor en la vida cotidiana, y aunque éstos tienen relación entre sí, sus significados son muy diferentes.

	Calor	Temperatura
¿Qué es?	Es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo.	Es la medida de la energía del movimiento molecular en un cuerpo.
Comportamiento	La energía se intercambia entre un sistema y sus alrededores debido a la diferencia de temperatura.	La temperatura aumenta conforme aumenta el movimiento o los choques entre las moléculas.
Dependencia	Depende de la velocidad, cantidad y tamaño de las partículas.	No depende de la velocidad, cantidad y tamaño de las partículas.
Unidades	Calorías (cal) Joule (J) Ergio (erg)	Grado Celsius (°C) Grado Fahrenheit (°F) Kelvin (K)
Instrumentos de medición	Calorímetro	Termómetro
Ejemplos	Al servir té caliente, el agua transmite su calor a la taza. Al sujetar un trozo de chocolate en la palma de la mano, éste empieza a derretirse por la transferencia de calor corporal al chocolate.	La temperatura para que el agua hierva es de 100 °C. La temperatura corporal promedio es de 36,5 °C. La temperatura del ambiente está entre los 20 a 25 °C.

Rayos alfa, beta y gamma

Las radiaciones son partículas subatómicas. La estabilidad de un núcleo atómico depende de la cantidad de protones y neutrones en su interior, estos núcleos, cuando tienen una mayor cantidad de protones que de neutrones se consideran inestables y pueden emitir uno o varios tipos de radiaciones, como lo son las alfa, las beta y las gamma.

	Rayos alfa ( $\alpha$ )	Rayos beta ( $\beta$ )	Rayos gamma ( $\gamma$ )
Otros nombres	Partículas alfa ( $\alpha$ )	Partículas beta ( $\beta$ )	Partículas gamma ( $\gamma$ )
¿Qué son?	Núcleos de átomos de helio-4.	Electrones.	Forma de radiación electromagnética.
¿Cómo se producen?	Por aceleración artificial o expulsión a partir de un átomo mayor.	Por medio de la desintegración nuclear ocurrida en el núcleo de los átomos.	Por desexcitación de un nucleón a un menor nivel de energía o por desintegración de isótopos radioactivo.
Constituidos por:	Dos protones y dos neutrones.	Electrones.	Fotones.
Unidad de carga	+2	-1	0
Velocidad	Aproximadamente 3 . 10⁷ m/s	Aproximadamente 2,7 . 10⁸ m/s	Aproximadamente 3 . 10⁸ m/s
Acción de un campo eléctrico y magnético	Son desviadas por los campos eléctricos y magnéticos.	Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos en sentido opuesto a las partículas $\alpha$ .	No son desviadas por campos eléctricos y magnéticos.
Poder de penetración	Bajo. Recorren una distancia pequeña y son detenidas por una hoja de papel o por la piel del cuerpo humano.	Media. Recorren hasta un metro de distancia en el aire y son detenidas por laminas delgadas de metal o madera.	Alta. Recorren cientos de metros en el aire y son detenidas por paredes de cemento o concreto.
Ejemplo	Cuando el núcleo del radio (Ra) se desintegra expulsa una partícula $\alpha$ y forma el radón (Rn). $_{88}^{226}\textrm{Ra} \rightarrow _{86}^{222}\textrm{Rn} + _{2}^{4}\textrm{He}$	Cuando el núcleo del polonio (Po) pierde un electrón y se convierte en astato (At). $_{84}^{218}\textrm{Po} \rightarrow _{85}^{218}\textrm{At} + _{-1}^{ 0}\textrm{e}$	Cuando se desintegra el tecnecio (Te) emite rayos $\gamma$ . $_{52}^{125}\textrm{Te} \rightarrow _{52}^{125}\textrm{Te} + \gamma$

Onda longitudinal y onda transversal

Una onda es una propagación de una perturbación a través del espacio en un intervalo de tiempo. Estas ondas se pueden clasificar según diversos criterios, como el sentido, medio y dirección de la propagación. Según esta última, las ondas pueden ser clasificadas como longitudinales o transversales.

	Onda longitudinal	Onda transversal
Dirección de propagación	Paralela a la vibración de las partículas del medio.	Perpendicular a la vibración de las partículas del medio.
¿Cómo se produce?	Por compresión y dilatación de las partículas que vibran.	Por la oscilación de las partículas que vibran.
Velocidad de propagación en sólido	Mayor que las ondas transversales.	Menor que las ondas longitudinales.
Representación gráfica
Ejemplos	Ondas producidas por un resorte cuando se hala uno de sus extremos. Ondas sonoras. Ondas sísmicas.	Ondas en la superficie de lo líquidos. Ondas de radio microondas. Ondas de luz.

Electrón, protón y neutrón

Toda la materia está formada por átomos y éstos, a su vez, por partículas subatómicas elementales como el protón, el neutrón y el electrón. Las dos primeras se encuentran en el núcleo del átomo y los electrones se ubican en zonas de probabilidad alrededor del mismo. A continuación se comparan algunas de sus características más importantes.

	Electrón	Protón	Neutrón
Descubierto por	Joseph John Thomson	Ernest Rutherford	James Chadwick
Año de descubrimiento	1897	1918	1932
Descubrimiento experimental	Thomson realizó experimentos en tubos de rayos catódicos. Observó que cuando el gas contenido dentro del tubo variaba, las partículas del rayo se comportaban de igual forma. A partir de ello, dedujo que todos los átomos tienen una o más partículas cargadas negativamente y las llamó “electrones”.	Rutherford usó partículas $\alpha$ para bombardear delgadas láminas de oro y otros metales. Observó que las mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse o con una pequeña desviación. Esto lo llevó a crear un nuevo modelo atómico que explicaba los vacíos entre las partículas atómicas y la concentración de carga positiva en un núcleo.	Chadwic bombardeó una lámina muy delgada de berilio con partículas $\alpha$ , lo que provocó la emisión de una radiación de muy alta energía, parecida a la de los rayos $\gamma$ . Luego se demostró que esos rayos están constituidos por un tercer tipos de partícula, con masa y sin carga, a la que llamó “neutrón”.
Grupo	Leptón	Hadrón	Hadrón
Símbolo	e^–	p⁺	n⁰
Carga	negativa (-) −1.602 176 565(35)×10⁻¹⁹ C	positiva (+) 1,602 176 487 × 10^–19 C	neutra (0) 0
Masa	5,485 799 094 6(22)×10⁻⁴ uma	1.007276466812 uma	1,008 664 915 6(6) uma
Ubicación en el átomo

Modelos atómicos: Thomson, Rutherford y Bohr

Durante siglos, la humanidad ha investigado a los átomos: partículas fundamentales de la materia. Estos átomos son tan pequeños que no es posible verlos, por lo que a lo largo de los años los científicos han propuesto modelos y teorías acerca de cómo son. A continuación se comparan tres de los primeros modelos atómicos que anteceden al modelo atómico actual.

	Modelo atómico de Thomson	Modelo atómico de Rutherford	Modelo atómico de Bohr
Científico responsable	Joseph Thomson (1856 – 1940)	Ernest Rutherford (1871 – 1937)	Niels Bohr (1885 – 1962 )
Año de propuesta del modelo	1904	1911	1913
Forma del átomo	Esfera maciza de materia con carga positiva y partículas incrustadas con carga negativa.	Esfera maciza con carga positiva rodeada de pequeñas partículas con carga negativa.	Esfera maciza con carga positiva rodeada de pequeñas partículas con carga negativa.
Descubrimiento experimental	Los electrones: partículas diminutas con carga eléctrica negativa ubicadas dentro del átomo.	El núcleo: zona central del átomo, muy pequeña.	Espectros atómicos: radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.
Núcleo	No posee.	Sí posee. Está cargado positivamente.	Sí posee. Está cargado positivamente.
Masa del átomo	Concentrada en toda la esfera maciza de materia.	Concentrada en el núcleo.	Concentrada en el núcleo.
Ubicación de electrones	Incrustados en la esfera positiva.	Alrededor del núcleo, en el espacio vacío.	Alrededor del núcleo, en órbitas circulares.
Movimiento de electrones	No posee.	Giran constantemente cerca del núcleo, en el vacío.	Giran constantemente cerca del núcleo en niveles definidos de energía.
Cantidad de cargas	Igual cantidad de cargas positivas y negativas. El átomo es neutro.	Igual cantidad de cargas positivas y negativas. El átomo es neutro.	Igual cantidad de cargas positivas y negativas. El átomo es neutro.
Representación del modelo
Otros nombres del modelo	Modelo del pudín de pasas.	Modelo planetario.	Modelo de Bohr.

Teoría Cinético Molecular

Todas las partículas tienen energía que varía de acuerdo a la temperatura de la muestra, lo que determina si la sustancia es un sólido, un líquido o un gas. Las partículas sólidas tienen la menor cantidad de energía, mientras que las partículas de gas poseen la mayor cantidad.

¿En qué consiste esta teoría?

La teoría cinética de la materia afirma que ésta se compone de un gran número de pequeñas partículas o moléculas individuales que están en constante movimiento. Ayuda a explicar el flujo o transferencia de calor y la relación entre la presión, la temperatura y las propiedades del volumen.

¿Sabías qué...?

La teoría cinética de la materia también es ilustrada por el proceso de difusión, donde se da el movimiento de partículas desde una alta concentración a una baja concentración.

Es un modelo utilizado para explicar el comportamiento de la materia y se basa en una serie de postulados:

La materia está hecha de partículas en constantemente movimiento.
La energía en movimiento se llama energía cinética y la cantidad en una sustancia está relacionada con su temperatura.

La materia puede existir en las fases sólida, líquida y gaseosa.

Hay espacio entre las partículas. El tamaño de este espacio está relacionado con el estado de la sustancia.
Los cambios de fase ocurren cuando la temperatura de la sustancia cambia lo suficiente.
Hay fuerzas de atracción entre las partículas llamadas fuerzas intermoleculares que aumentan a medida que dichas partículas se acercan.

Si hay un aumento de temperatura, los átomos y moléculas ganarán más energía y se moverán aún más rápido.

Propiedades de los líquidos

Una de las propiedades más notables de los líquidos es que son fluidos, es decir, pueden fluir. Los líquidos tienen un volumen definido, pero no una forma definida. El movimiento de las partículas está restringido en gran medida por el volumen del líquido.

Hay menos espacio entre las partículas que en los gases, pero hay más que en los sólidos. Las partículas líquidas también tienen relativamente más energía que las partículas sólidas, es lo que permite que los líquidos fluyan.

Las fuerzas intermoleculares en un líquido dependen de la composición química del propio líquido.

La fuerza intermolecular se ve afectada por la cantidad de energía cinética en la sustancia; cuanta más energía cinética exista, más débil es la fuerza entre las moléculas. Los líquidos tienen más de esta energía que los sólidos, por lo que las fuerzas entre sus partículas tienden a ser más débiles.

Propiedades de los sólidos

Las sustancias sólidas tienen formas y volúmenes definidos. Las partículas sólidas tienen relativamente poca energía cinética y vibran en su lugar. Debido a esto, no pueden fluir como los líquidos. En los sólidos, el movimiento de partículas está completamente restringido dentro de un área pequeña, lo que ayuda al sólido a mantener su forma.

La energía cinética está determinada básicamente por la velocidad de cada partícula participante.

La mayoría de los sólidos están dispuestos en una estructura apretada, de manera ordenada y repetitiva de partículas llamada red cristalina. La forma del cristal muestra la disposición de éstas en el sólido.

Algunos sólidos no tienen forma cristalina y son llamados sólidos amorfos porque no tienen estructuras internas ordenadas. Ejemplos de sólidos amorfos son el caucho, el plástico, la cera y el vidrio.

Los sólidos se pueden moldear en cualquier forma.

Propiedades de los gases

La teoría cinética explica la temperatura, la presión y el volumen de un gas en términos del movimiento de moléculas.

Según esta teoría, los gases están formados por partículas diminutas que se encuentran en movimiento aleatorio y además experimentan colisiones entre sí y con las paredes del contenedor, pero de lo contrario no interactúan.

En un medio gaseoso el espacio entre las partículas es muy grande, esto da como resultado la ausencia de fuerzas atractivas o repulsivas entre las moléculas.

En la teoría cinética se hacen las siguientes suposiciones acerca de los gases ideales:

El gas contiene un gran número de moléculas idénticas.
Las colisiones entre moléculas son perfectamente elásticas, al igual que las moléculas y las paredes del contenedor.
El tiempo de colisión es insignificante en comparación con el tiempo transcurrido entre las colisiones.
Las moléculas no se atraen entre sí si no hay fuerzas intermoleculares.
Las moléculas están en constante movimiento al azar.
El volumen de las moléculas es despreciable en comparación con el volumen del gas o el recipiente.
Las leyes del movimiento de Newton pueden aplicarse a las moléculas
La energía cinética media de una colección de partículas de gas depende de la temperatura del gas y nada más.

Plasma

Los plasmas son gases ionizados que en su forma natural son poco comunes en la Tierra. Se pueden observar en cosas artificiales, como letreros de neón y bombillas fluorescentes. Pero en el resto del universo el plasma es la fase más común de la materia. La mayoría de las estrellas son de plasma, al igual que las luces del norte que se ven alrededor de las regiones polares.

Etiqueta: partículas

CAPÍTULO 1 / EJERCICIOS

La materia y sus propiedades | Ejercicios

Propiedades extensivas de los materiales: masa, volumen y temperatura

1. Selecciona la opción correcta.

2. Escribe la propiedad extensiva adecuada que debes medir en cada uno de los enunciados. Menciona la unidad de medida que utilizarías en cada caso.

Modelo de partícula

1. Marca verdadero o falso según corresponda.

2. Explica brevemente de qué forma describieron al átomo los siguientes científicos.

3. Menciona los elementos que conforman a cada una de las siguientes moléculas.

Cambios físicos y químicos

1. Explica brevemente en qué consisten cada uno de los cambios de estado presentes en la imagen.

2. Coloca las características que se mencionan a la derecha en la columna que les corresponde.

Ciclos de la materia

1. Responde las siguientes preguntas.

2. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del carbono y cuáles son los pasos para que se lleve a cabo. Para ello, imagina un ecosistema, menciona cuáles animales y plantas participarían en este ciclo y qué roles tendrían dentro de la cadena trófica.

3. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del nitrógeno.

Soluciones y mezclas

1. Menciona un ejemplo de cada uno de los sistemas materiales presentes en la imagen.

2. Indica si las siguientes mezclas son una solución o una mezcla heterogénea y por qué.

3. Menciona qué técnica de separación utilizarías para separar las siguientes mezclas, y describe brevemente en qué consiste dicha técnica.

Calor y temperatura

Rayos alfa, beta y gamma

Onda longitudinal y onda transversal

Electrón, protón y neutrón

Modelos atómicos: Thomson, Rutherford y Bohr

Teoría Cinético Molecular

¿En qué consiste esta teoría?

Propiedades de los líquidos

Propiedades de los sólidos

Propiedades de los gases