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La materia y los materiales
4. Sustancias puras y mezclas
3. Átomos y moléculas
2. Los cambios de estado
1. Los estados de la materia y sus propiedades
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5. Los materiales
6. Materiales de gran interés
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Introducción
• Todos los objetos que observamos a nuestro alrededor tienen algo en común: están hechos de materia.
• La materia se encuentra en tres estados: sólido (como el hielo), líquido (como el agua) y gaseoso (como el vapor de agua).
• La composición de la materia es variable; por ello, existe una enorme cantidad de sustancias. Las sustancias que sirven para fabricar objetos se llaman materiales.
• Según las propiedades que posea, un material será más adecuado que otro para fabricar un objeto determinado.
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1. Los estados de la materia y sus propiedades
1.1. La materia
1.2. Los estados físicos de la materia
1.3. Propiedades de los estados de la materia
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1.1. La materia
• Todos los cuerpos de la naturaleza están formados por materia, incluidos nosotros mismos. El hierro o el aceite, por ejemplo, están formados por materia.
• Cada tipo de materia posee unas propiedades características y se denomina sustancia. Así, tanto el hierro como el aceite son sustancias.
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1.2. Los estados físicos de la materia
• En la naturaleza encontramos la materia en tres estados: sólido, líquido y gaseoso.
• Una piedra, una mesa o un plato, no cambian de forma a menos que se rompan. Son sólidos.
• El agua, la leche o el aceite al cambiar de recipiente, cambian de forma. Son líquidos.
• El aire contenido en un globo puede cambiar de forma si se comprime el globo o si se rompe. En este caso, la sustancia se escapa y aumenta de volumen. Son los gases.
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1.3. Propiedades de los estados de la materia
• La materia en estado sólido. Su volumen es constante y su forma es invariable.
• La materia en estado líquido. Su volumen es constante y su forma es variable.
• La materia en estado gaseoso. So volumen y su forma son variables.
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2. Los cambios de estado
2.1. Los cambios de estado del agua
2.2. Los cambios de estado y su relación con el calor
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2.1. Los cambios de estado del agua
• Hay sustancias que, dependiendo de las condiciones, pueden presentarse en los tres estados y cambiar de uno a otro. El ejemplo más conocido es el del agua.
• El paso de agua en un estado líquido a agua en estado sólido (hielo), tiene lugar enfriándola hasta una temperatura de 0°C.
• El paso de agua en estado líquido a agua en estado de vapor, tiene lugar calentando el agua hasta que entra en ebullición (hierve) a la temperatura de 100°C y se vaporiza.
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2.2. Los cambios de estado y su relación con el calor
• Otras sustancia también pueden cambiar de estado; estos cambios se producen mediante la intervención del calor: calentando o enfriando.
• Los pasos de sólido a líquido (fusión) y de líquido a gas (vaporización) necesitan absorber calor para producirse.
• Los pasos de gas a líquido (condensación) y de líquido a sólido (solidificación) necesitan que la sustancia ceda calor para producirse.
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3. Átomos y moléculas
3.1. El átomo
3.2. Las moléculas
3.3. Los elementos químicos
4.4. Los compuestos
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3.1. El átomo
• La materia está constituida por unas piezas básicas a las que llamamos átomos.
• También sabemos que los átomos son divisibles y que contienen tres tipos de partículas en su interior: los protones, los neutrones y los electrones.
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3.2. Las moléculas
• En algunas sustancias, los átomos forman agrupaciones que se denominan moléculas.
• Las moléculas de algunas sustancias están formadas por átomos iguales, como las moléculas de hidrógeno o de oxígeno, en las que los átomos de unen de dos en dos.
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3.3. Los elementos químicos
• Muchas de las sustancias puras que encontramos en la naturaleza están formadas por infinidad de átomos iguales (oro, plata…); estas sustancias se denominan elementos químicos.
• Actualmente se conocen unos 115 elementos químicos: 90 se encuentran en la naturaleza (elementos naturales) y 25 se han elaborado en los laboratorios (elementos artificiales).
• Cada elemento químico tiene un nombre que lo identifica y un símbolo químico que lo representa.
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3.4. Los compuestos01
• También hay sustancias como el agua (H2O), el cloruro sódico (NaCl), etc. que tienen átomos diferentes porque están formadas por dos o más elementos cuya proporción es constante y determinada.
• Estas sustancias se denominan compuestos.
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4. Sustancias puras y mezclas
4.1. Sustancias puras y mezclas
4.2. Mezclas homogéneas y heterogéneas
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4.1. Sustancias puras y mezclas
• Las sustancias puras son elementos, como el hierro, y compuestos como el azúcar, cuya composición y propiedades no varían.
• Otras sustancias, como el agua del mar, la leche o el chocolate, están formadas por varios elementos o compuestos en proporciones variables. Estas sustancias se denominan mezclas.
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4.2. Mezclas homogéneas y heterogéneas
• Algunas mezclas como el agua del mar tienen muchos componentes. Aparentemente, estos componentes se no pueden distinguir pues se trata de una mezcla homogénea.
• En la sopa, sin embargo, sí distinguimos a simple vista que está formada por varios componentes; se trata de una mezcla heterogénea.
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5. Los materiales
5.1. ¿Qué son los materiales?
5.2. Propiedades de los materiales
5.3. Los nuevos materiales
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5.1. ¿Qué son los materiales?
• Las sustancias que sirven para construir objetos suelen llamarse materiales.
• Los materiales naturales son los que se encuentran en la naturaleza; se llaman también materias primas (madera, seda, cuero…).
• Los materiales artificiales son aquellos que el ser humano fabrica a partir de los naturales (papel, vidrio, plástico…).
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5.2. Propiedades de los materiales
Algunas de las más características son:
• Dureza
• Elasticidad
• Ligereza
• Conductividad térmica y aislamiento térmico
• Impermeabilidad al agua
• Fragilidad y resistencia
• Conductividad y aislamiento eléctrico
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5.3. Los nuevos materiales
• En los últimos años han adquirido una gran importancia ciertos materiales que por sus especiales propiedades han revolucionado la industria, la telecomunicaciones, la alta tecnología, etc.
• Algunos de estos materiales son los siguientes: fibra de carbono, superconductores, semiconductores y la fibra de vidrio.
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6. Materiales de gran interés
6.1. Los metales
6.2. Papel y cartón
6.3. Cerámica
6.4. Vidrio
6.5. Plásticos
6.6. Fibras textiles
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6.1. Los metales
• Los metales son materiales de uso común, se utilizan para fabricar puentes, edificios, coches, utensilios de cocina, etc.
• Los metales se extraen de los minerales mediante técnicas metalúrgicas.
• La mayoría de los metales que utilizamos son aleaciones, es decir, disoluciones de un elemento (metal o no) en un metal.
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6.2. Papel y cartón
• El papel se fabrica a partir de la celulosa, que se obtiene de la madera de los árboles.
• El papel reciclado se obtienen a partir del papel usado y los procesos de fabricación que requiere son menos contaminantes.
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6.3. Cerámica
• Se llama cerámica a los objetos modelados con arcilla y que luego se cuecen a temperaturas muy altas.
• La arcilla es una mezcla de minerales que forma una masa moldeable con cierta cantidad de agua.
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6.4. Vidrio
• El vidrio es un material sólido, frágil y transparente con el que se fabrican vasos, botellas, lentes, espejos, etc.
• El vidrio se fabrica a partir de la arena (sílice), a la que se añaden otros productos químicos.
• La mezcla se funde en hornos a unos 1700°C; el resultado es un material viscoso que se puede modelar.
• Los recipientes de vidrio son muy recomendables para envasar productos alimenticios porque el vidrio no los altera y es duradero.
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6.5. Plásticos
• Los plásticos son productos que se obtienen de derivados de petróleo.
• Al calentar la materia prima, se consigue una pasta blanda que adquiere la forma que se desee, prensándola en moldes y enfriándola después.
• Las aplicaciones de los plásticos son muy numerosas. Sus ventajas se encuentran en el precio, la variedad de colores, la ligereza, la resistencia, la impermeabilidad, etc.
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6.6. Fibras textiles
• Las fibras textiles son materiales que pueden ser hilados, esto es, puestos en forma de hilo.
• Con las fibras se fabrican todo tipo de tejidos.
• Hay fibras naturales como la seda, el algodón y la lana.
• Las fibras artificiales, o sintéticas, están fabricadas a partir de derivados del petróleo: nailon, lycra, poliéster, etc.
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