¿Cuáles son las propiedades y características de las sustancias?

Las sustancias que forman un cuerpo presentan un grupo de propiedades que hacen que los cuerpos sean diferentes entre ellos. Algunas son evidentes, como el estado físico (sólido, líquido o gaseoso) o las sensitivas (olor, color, gusto, tacto). Pero, además de éstas, las sustancias tienen otras propiedades físicas: dureza, densidad, ductilidad, maleabilidad, etcétera. En CurioSfera-Ciencia.com, te explicamos las propiedades de las sustancias.

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Propiedades físicas de las sustancias

Lo primero que debes saber es que diferenciamos las sustancias por sus propiedades. Los cuerpos están formados de sustancias con características propias. Es decir, cada sustancia tiene unas propiedades diferentes que permiten distinguiría de las otras.

Así, por ejemplo, el alcohol y la gasolina tienen un olor especial, la sal y el azúcar tienen un sabor que reconocemos enseguida, el grafito mancha los dedos cuando lo tocamos, el agua hierve a 100 ° C, el cobre conduce muy deprisa el calor, la plata se trabaja con mucha facilidad, el oro tiene un color amarillo muy característico, el carbón desprende mucho calor cuando se quema, etc.

Así pues, las diferentes sustancias se distinguen mediante ciertas cualidades que nuestros sentidos pueden captar. Estas cualidades se denominan propiedades físicas.

Observa, en la siguiente tabla, la clasificación de las propiedades físicas más importantes:

qué son las propiedades físicas de los cuerpos

Densidad

Para saber qué es la densidad, te proponemos un experimento. Seguramente ya conoces esta adivinanza: ¿qué pesa más, un kilo de paja o un kilo de hierro? Naturalmente, ambos pesan igual.

Si los ponemos a cada uno de los dos platos de una balanza, veremos que ésta permanece equilibrada. Por lo tanto, la masa de ambos es igual.

Pero, ¿qué pasa si te cae en la cabeza un kilo de paja o un kilo de hierro? No es necesario comentarlo… Así, pues, si la masa de la paja y la del hierro son iguales, ¿cuál es la diferencia?

Aunque un kilo de paja y un kilo de hierro tengan la misma masa, su volumen es muy diferente. Un kilogramo de paja ocupa mucho volumen, mientras que un kilogramo de hierro ocupa muy poco.

Así, pues, diremos que la paja es poco densa y que el hierro es más denso que la paja: el hierro tiene la misma masa en menos volumen. Dicho de otro modo, si cogiéramos volúmenes iguales de paja y de hierro, habría mucha más masa de hierro que de paja.

Cuánta masa tiene un volumen determinado

Con la masa no es suficiente para determinar las características de una sustancia. Lo que importa es saber cuánta masa contiene un volumen determinado. Tomemos, por ejemplo, 100 centímetros cúbicos de hierro y buscamos la masa con una balanza.

Cuando lo hacemos, veremos que este volumen de hierro tiene una masa de 790 gramos. Si dividimos estas dos cantidades entre ellas, sabremos la masa que tiene 1 centímetro cúbico de hierro. Es decir:

fórmula para poder calcular la masa

Definición de densidad

La densidad de una sustancia es la masa de una unidad de volumen de esta sustancia. Una sustancia es más densa cuanto más masa tenga una unidad de volumen. Para medir la densidad, generalmente se toma un volumen de un centímetro cúbico. Con el fin de expresar matemáticamente este concepto, diremos:

fórmula para calcular la densidad de un cuerpo

Cómo se calcula la densidad de una sustancia

Para encontrar la densidad de una sustancia, debemos conocer la masa y el volumen. La masa la encontraremos con la balanza, y el volumen con una probeta. De estos dos cálculos, deduciremos la densidad dividiendo la masa por el volumen, es decir, calculando la masa de una unidad de volumen.

Supongamos que queremos saber la densidad del plomo de unos perdigones. Si tuviéramos unos aparatos muy exactos, sólo nos habría coger unos cuantos y encontrar la masa en la balanza.

Apuntaríamos el resultado, por ejemplo 75 gramos. Una vez hecho esto, por medio de una probeta, calcularíamos exactamente el volumen que ocupan, que por ejemplo podría ser de 6,63 centímetros cúbicos. Entonces calcularíamos la densidad dividiendo estas dos cantidades:

cómo se calcula la densidad de una sustancia

Método práctico para calcular la densidad

Normalmente nuestros aparatos no son suficientemente exactos y, por eso, cuando hacemos mediciones, podemos cometer algún error. Pues, en la práctica, no basta con una sola medida. Es mejor hacer varios mediciones y luego calcular el promedio.

Continuando con el ejemplo del apartado precedente el cálculo de la densidad del plomo no lo podríamos resolver con una sola medida. Por ejemplo, podríamos hacer cinco mediciones sucesivos y por ejemplo que cada uno hubiera dado los siguientes valores:

cómo se calcula el volumen de un cuerpo

Cada medida nos proporcionaría los datos para calcular la densidad. Es decir:

método de cálculo de densidades

Calcularíamos la densidad real haciendo la media aritmética de las cinco mediciones. Es decir:

método cálculo de la densidad promedio

Punto de fusión

¿Qué pasa cuando se calienta un cuerpo sólido? Los cuerpos sólidos, cuando los calentamos, pasan al estado líquido, es decir, se funden. Cuando calentamos el hielo por encima de los 0°C, pasa al estado líquido. El mercurio es líquido por encima de los – 39 ° C y por esta razón siempre lo vemos en este estado y nunca en estado sólido.

La temperatura en la que una sustancia sólida se convierte líquida denomina punto de fusión. Cada sustancia tiene su punto de fusión fijo e invariable, eso sí, siempre que la sustancia sea pura, sin mezclas.

Punto de ebullición

¿Qué pasa cuando se calienta un cuerpo líquido? Si dejas un plato con agua al aire libre, verás que al cabo de unos días el agua ha desaparecido, es decir, se ha evaporado.

Si calientas un recipiente con agua, verás que cuando alcanza los 100 ° C el agua hierve. Decimos que un líquido hierve cuando el paso de líquido a gas tiene lugar en toda la masa del líquido.

El punto de ebullición es la temperatura en la que un líquido hierve. Esta temperatura siempre es fija si el líquido no contiene ninguna sustancia extraña disuelta en su interior.

Homogeneidad

Qué es una sustancia homogénea

Una sustancia es homogénea cuando sus propiedades son idénticas en cualquier partícula, por pequeña que sea esta. El azúcar es homogéneo: podemos desmenuzar un terrón y veremos que las partículas pequeñísimas que hemos obtenido son idénticas en cuanto al color, al gusto, a la dureza, la densidad, etc.

Qué es una sustancia heterogénea

Una sustancia es heterogénea cuando es compuesta de partes de naturaleza diferente. Si te fijas en un trozo de granito, verás que es formado por tres sustancias diferentes: unas partículas brillantes (cuarzo) y otras negras (mica), todas distribuidas en una masa blanca (feldespato). El granito es una sustancia heterogénea.

Propiedades mecánicas de las sustancias

Maleabilidad

Hay metales que, cuando se les pica, se aplastan fácilmente y pueden llegar a convertirse en láminas bien planas. El oro, la plata, el cobre, el hierro, etc., tienen esta propiedad. En las industrias metalúrgicas, la masa de hierro se hace pasar entre un grupo de rodillos o rodillos que la aplastan progresivamente hasta que es convertido en láminas.

La maleabilidad es la propiedad que tienen algunas sustancias de dejarse extender en forma de láminas.

Ductilidad

Hay sustancias que, cuando las estiramos, se rompen. Pero también hay que son fáciles de transformar en hilos, más o menos delgados. El chicle, por ejemplo, tiene esta propiedad. También la tienen el cobre y la plata. Decimos que estas sustancias son dúctiles.

La ductilidad es la propiedad que tienen algunas sustancias de dejarse estirar o extender haciendo forma de hilos.

Dureza

Si rallamos un trozo de yeso o de madera de pino con la uña, observaremos que la uña penetra dentro, porque son sustancias blandas. Otros, por el contrario, no se pueden rayar con la uña, pero sí con un objeto metálico, por ejemplo con una lima.

Decimos que son sustancias semiduras. El hierro y el aluminio son ejemplos de sustancias semiduras. Finalmente, hay sustancias que sólo se pueden rayar con algunas materias muy especiales: son las sustancias duras. El cristal, el cuarzo o el diamante son ejemplos de sustancias duras.

La dureza es el grado más o menos grande de resistencia que un cuerpo opone a ser rayado por otro.

Tenacidad

Hay sustancias que, al recibir un golpe, se rompen fácilmente, aunque sean duras. El vidrio, e incluso el diamante, se rompen fácilmente: decimos que son frágiles. Al contrario, una sustancia que opone mucha resistencia a romperse decimos que es tenaz.

La tenacidad es la dificultad que presenta una sustancia a romperse o deformarse.

Propiedades de las sustancias resumen

  • Las propiedades físicas nos permiten diferenciar y reconocer las sustancias.
  • Las propiedades sensitivas son el olor, el color, el sabor y las cualidades que se descubren con el tacto.
  • Las principales propiedades físicas son la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición y la homogeneidad.
  • La densidad es la cantidad de materia contenida en una unidad de volumen de una sustancia.
  • La densidad se expresa generalmente en g/cm³.
  • Para calcular la densidad en la práctica, tomaremos varias medidas de la masa y del volumen y calcularemos la media aritmética de los resultados.
  • El punto de fusión es la temperatura en la que un sólido pasa al estado líquido.

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