Unidades, estados y clasificación de la materia: guía completa de química

Unidades de Medida Fundamentales

Longitud: metro (m)
Masa: kilogramo (kg)
Tiempo: segundo (s)
Temperatura: kelvin (K)
Superficie: L (m²)
Densidad: m/v (kg/m³). Masa = densidad * volumen. Volumen = masa / densidad.
Velocidad: longitud / tiempo (m/s)

Unidades de Longitud

km - Hm - Dam - m - dm - cm - mm - µm - nm - pm

Unidades de Masa

Tg - Gg - Mg - kg - hg - dag - g - dg - cg - mg - µg - ng

Unidades de Tiempo

día - h - min - s - ds - cs - ms

Unidades de Superficie

km² - Hm² - Dam² - m² - dm² - cm² - mm²

Unidades de Volumen

km³ - Hm³ - Dam³ - m³ - dm³ - cm³ - mm³

Unidades de Capacidad

V = L * An * Al (cm pasar a dm y luego los dm finales a Litros... 1 dm³ = 1 L)

Estados de la Materia

La materia se puede encontrar en 3 estados distintos dependiendo de las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentran.

• Sólido: Tiene forma propia. Tiene volumen propio. No se puede comprimir ni expandir. Las partículas están fijas y no se mueven.
• Líquido: Tiene la forma del recipiente que lo contiene. Tiene volumen propio. No se comprime ni se expande. Las partículas están un poco separadas y se pueden deslizar.
• Gaseoso: Tiene la forma del recipiente. Tiene el volumen del recipiente que lo contiene. Se puede comprimir y expandir. Las partículas están muy separadas y se mueven libremente.

Leyes de los Gases

1. Ley de Boyle-Mariotte

Estudió un gas a temperatura constante y comprobó que al aumentar la presión de un gas, disminuía proporcionalmente el volumen. Se observa que la presión y el volumen son dos magnitudes inversamente proporcionales, por lo que el producto del volumen siempre será constante.

2. Ley de Charles y Gay-Lussac

• Manteniendo el volumen constante, se comprobó que al aumentar la temperatura de un gas en un recipiente cerrado, aumenta proporcionalmente su presión. Por lo tanto, presión y temperatura son dos magnitudes directamente proporcionales, por lo que su cociente será constante. (P/T = constante --> P1/T1 = P2/T2)
• Manteniendo la presión constante, se comprobó que a presión constante el volumen y la temperatura son directamente proporcionales, por lo que su cociente es constante. (V/T = constante --> V1/T1 = V2/T2).

Todas estas leyes se pueden unir en una que lleva a la ecuación de los gases: P1*V1/T1 = P2*V2/T2 --> P*V/T = constante.

Cambios de Estado

• Sólido a líquido (fusión)
• Líquido a gas (vaporización)
• Líquido a sólido (solidificación)
• Gas a líquido (condensación)
• Sólido a gas (sublimación)
• Gas a sólido (sublimación inversa)

La vaporización se puede realizar de 2 formas:

• Evaporación: es el proceso que se produce cuando el líquido pasa a gas capa a capa.
• Ebullición: proceso en el que cualquier partícula líquida pasa a gas.

Durante un cambio de estado la temperatura permanece constante. La temperatura es una magnitud fundamental y está basada en el punto de fusión y ebullición del agua. Kelvin -273º (0 absoluto) K = Cº + 273.

Clasificación de la Materia

1. Según su aspecto:

• Materia homogénea: es aquella que es igual en todos sus puntos a simple vista (azúcar, sal, agua...).
• Materia heterogénea: es aquella en la que a simple vista tiene al menos un punto distinto (agua con arena, ensalada...).

2. Según el número de sustancias:

• Sustancia pura: está formada por una sola sustancia:
  
  • Elemento: es aquel que está formado por un solo tipo de átomo (Au, Ag, C...).
  • Compuesto: tiene un tipo de molécula, que es la unión de más de un átomo en proporciones determinadas (sal, C₆H₁₂O₆).
• Mezcla: al menos lleva 2 o más sustancias:
  
  • Disolución: son dos sustancias que aparentemente parecen una (agua de mar, colacao, puré...).
  • Mezcla heterogénea: son dos sustancias que se ven a simple vista (agua con arena, granito...).

Separación de Sustancias

Se pueden separar por métodos físicos y químicos:

• Físico: es aquel proceso que se realiza sobre una sustancia sin cambiar su naturaleza (evaporación...).
• Químico: es aquel proceso que se realiza sobre una sustancia cuando cambia su naturaleza.

Las sustancias puras no se pueden separar por métodos físicos. Los elementos no se pueden separar por métodos químicos.

Separación de Disoluciones

1. (Sólido + líquido = agua salada) evaporación + cristalización.
2. (Líquido + líquido = vino) destilación.

Separación de Mezclas Heterogéneas

1. (Sólido - líquido = arena con agua) filtración.
2. (Líquido - líquido = agua con aceite) decantación.
3. (Sólido - sólido) imantación, tamización.

Disoluciones

Es una mezcla homogénea formada por una o más sustancias que se disuelven (soluto) en otra sustancia (disolvente) disolución = soluto + disolvente.

Soluto: sal, azúcar, cacao...
Disolvente: agua, leche...
Disolución: agua salada, colacao, vino...

Tipos de Disoluciones

• Disolución diluida: poco soluto en la disolución.
• Disolución saturada: tiene la cantidad de soluto justo (máximo) en la disolución.
• Disolución sobresaturada: tiene más soluto del que puede admitir la disolución.

Para medir esa cantidad de soluto en la disolución, se define una magnitud:

Concentración: es la cantidad de soluto entre la disolución. (cantidad * soluto / cantidad * disolución)

Según cómo expresemos esa cantidad, se tendrán las distintas formas de concentración:

• % en masa: es la masa de soluto que hay por cada 100g de disolución. (masa * soluto / masa * disolución * 100).
• % en volumen: volumen de soluto que hay por cada 100g de disolución. (volumen soluto / volumen disolución * 100).
• g/l: es la masa de soluto que hay por cada litro de disolución. (masa * soluto / volumen disolución (L)).

Solubilidad: es la cantidad máxima de soluto que se puede echar a la disolución a una temperatura constante.

Material de Laboratorio

• Vaso de precipitados: precisión 50 ml, alcance 200 ml, uso: solo sirve para contener líquidos, no se mide con él, solo se aproxima.
• Erlenmeyer: precisión 50 ml, alcance 250 ml, uso: sirve para contener disoluciones y para calentar.
• Matraz aforado: no precisión, alcance 50 ml, uso: para hacer disoluciones.
• Pipeta: precisión 0,1 ml, alcance 10 ml, uso: mide líquidos vertidos.
• Probeta: precisión 1 ml, alcance 60 ml, uso: medir volúmenes de líquidos contenidos.
• Bureta: precisión 0,1 ml, alcance 25 ml, uso: sirve para medir el volumen de líquidos vertidos.
• Embudo: filtrar.
• Tubo de ensayo: sirve para hacer reacciones con líquidos, evaporar, calentar, etc.