Conceptos Fundamentales de Física y Química: Magnitudes, Estados de la Materia y Separación de Mezclas

Magnitudes Físicas y Propiedades Fundamentales

Las magnitudes físicas son esenciales para describir fenómenos naturales. Se clasifican según su origen y la información que requieren para ser definidas.

Clasificación de Magnitudes

Magnitudes Fundamentales

Se definen por sí mismas, con independencia de las demás.

Magnitudes Derivadas

Se definen a partir de las magnitudes fundamentales.

Magnitudes Escalares

Son aquellas magnitudes que quedan determinadas cuando se conoce su medida o valor numérico y su unidad.

Magnitudes Vectoriales

Son las magnitudes determinadas cuando se conoce su medida (valor numérico y unidad), además de su dirección y sentido.

Propiedades Físicas Clave

Masa (M)

Cantidad de materia que tiene un cuerpo.

Volumen (V)

Lugar que ocupa un cuerpo en el espacio.

Densidad (D)

Es la relación entre la masa (M) y el volumen (V) ocupado por una sustancia, y se define como la cantidad de masa que corresponde a la unidad de volumen.

Fórmula de la Densidad

La relación matemática de la densidad es:

$$D = \frac{M}{V}$$

Por lo que se derivan las siguientes expresiones:

• $$M = V \times D$$
• $$V = \frac{M}{D}$$

Cambios de Estado de la Materia

Los cambios de estado son procesos físicos que ocurren cuando una sustancia modifica su estado de agregación debido a variaciones de temperatura o presión.

Fusión

Es el cambio de un sólido a estado líquido tras aplicarle calor.

Solidificación

Paso de un líquido a estado sólido al enfriarse.

Evaporación

Consiste en el paso de un líquido a vapor a cualquier temperatura.

Ebullición

Si al líquido se le aumenta la temperatura hasta su punto de ebullición, pasa rápidamente a estado gaseoso.

Condensación

Es el proceso de cambio de un gas que, al enfriarse, se transforma en líquido.

Sublimación (Directa)

Paso de sólido a gas. (Nota: El paso de líquido a gas es vaporización).

Sublimación Inversa (Deposición)

Paso de gas a sólido.

Sustancias Puras y Mezclas

Sustancias Puras

Son aquellas que están integradas por partículas iguales entre sí y cuyas propiedades no cambian. Se clasifican en:

Sustancia Simple

Sustancia que no se puede descomponer en otra más sencilla.

Compuesto

Formado por la unión de dos o más elementos químicos en unas proporciones fijas.

Mezclas Heterogéneas

Es un sistema material formado por varias sustancias en el que su estructura, composición y propiedades varían dependiendo del elemento o punto de observación.

Métodos de Separación de Mezclas

Separación de Sólidos de Sólidos

• Separación Manual

  Se utiliza si el tamaño de las partículas es grande.

• Cribado (Tamizado)

  Se separan aprovechando que uno de los elementos es más grande que el otro, usando una malla o criba.

• Imantación

  Se aprovecha que uno de los componentes tiene propiedades magnéticas.

Separación de Sólidos de Líquidos

• Filtración

  Se emplea cuando un componente está en forma de pequeñas partículas sólidas suspendidas en el líquido.

• Decantación

  Se emplea cuando las sustancias a separar tienen distinta densidad (útil para sólidos y líquidos inmiscibles).

Unidades de Concentración de Disoluciones

Tanto por Ciento en Peso (% m/m)

Expresa los gramos de soluto contenido en 100 g de disolución.

Fórmula:

$$\% \text{ en peso} = \frac{\text{Gramos de soluto}}{\text{Masa total de la disolución}} \times 100$$

Gramos por Litro (g/L)

Expresa los gramos de soluto contenido en 1 litro de disolución.

Fórmula:

$$\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{Gramos de soluto}}{\text{Volumen de la disolución (L)}}$$