PREICFES INCLUYENTE QUÍMICA 2

DENSIDAD

Se ha observado que un centímetro cúbico (1 cm³) de plomo tiene mayor masa que un centímetro cúbico de aluminio o de un centímetro cúbico de agua. En realidad, se necesitan aproximadamente 4 cm³ de aluminio y más de 11 cm³ de agua para equilibrar en la balanza a 1 cm³ de plomo. Esto demuestra que existen sustancias que son más densas que otras; es decir, tomando volúmenes iguales de diferentes sustancias, se encuentra que algunas tienen más masa que otras.

La densidad de una sustancia o de un material muchas veces caracteriza al material y en el caso de sustancias puras, a menudo sirve para identificar de qué sustancia se trata, pero debe tenerse presente que en algunos casos muy puntuales hay sustancias que tienen la misma densidad o muy parecidas.

Luego, para obtener la densidad de una sustancia, debemos saber su masa y su volumen.

Según esto, se define la densidad como: “el cociente entre la masa de una muestra de sustancia y el volumen de dicha muestra”. En forma matemática, esta definición se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

De acuerdo a esto, si se tiene una muestra de una sustancia y se desea determinar su densidad, basta medir su masa a través de una balanza, medir luego el volumen con algún procedimiento adecuado y calcular finalmente  el cociente (división) entre la masa y el volumen de la muestra. La densidad quedará expresada en unidades que son el cociente entre las unidades de masa y volumen que se utilizaron en la medición.   Así, por ejemplo, se tiene:

La densidad del agua es 1.000 kg / m ³. Todo cuerpo con densidad menor a ésta, flota en el agua  (basta que la densidad del cuerpo sea menor que la densidad del agua para que el cuerpo flote). Desde este punto de vista construir un barco de fierro es esencialmente construir un cuerpo de fierro que tenga una densidad menor que la densidad del agua en que debe flotar.

Forzosamente el barco debe ser un cuerpo hueco, ya que sólo así el cociente masa / volumen puede hacerse menor que 1.000 kg / m ³.

De acuerdo a la expresión matemática, la densidad depende de la cantidad de materia (masa) que se tenga y del volumen que ocupe. Mientras mayorsea la masa del cuerpo, mayor será su densidad y viceversa (son variables directamente proporcionales); mientras mayor sea el volumen que ocupe el cuerpo, menor será su densidad y viceversa (son variables inversamente proporcionales)

Ejemplo 1: ¿Qué ocurre con la densidad de una barra de chocolate cuando lo partimos por la mitad?

Respuesta: Nada. El chocolate puede partirse por la mitad, lo que significa que su masa se reduce a la mitad, pero también tiene la mitad del volumen, luego la densidad no cambia.

Densidad de algunas sustancias

MATERIAL	DENSIDAD (g/cm3)
Oro	19,3
Plata	10,5
Cobre	8,9
Hielo	0,92
Madera de pino	0,50

Ejemplo 2: Considere una pepita de oro con una masa de 57,9 grs y volumen de 3 cm³. Obtenga su densidad.

La densidad de los sólidos es especialmente importante en la industria de los metales y la industria de los plásticos. Por su parte, la densidad de líquidos es vital en procesos de transporte de fluidos, en el control de calidad de alimentos y en el análisis composición de productos químicos (por ejemplo porcentaje de etanol, contenido de sacarosa en disolución y grados API en derivados del petróleo.

Otro ejemplo práctico

Pesar el sólido seco (pequeñas bolitas de acero) en una balanza cuya precisión sea como mínimo de 0,1 g aunque son deseables precisiones de 0,01 g o inferiores
PESO DEL SÓLIDO__________ g.
Llenar hasta la mitad con agua el tubo de ensayo graduado y determinar el volumen de líquido introducido.
VOLUMEN INICIAL___________ml
Introducir el sólido pesado (las bolitas de acero) en el tubo de ensayo graduado. Debes tener la precaución de que no queden burbujas de aire adheridas a la superficie del sólido. Para ello golpea suavemente la base del tubo sobre un trapo depositado en la mesa.
Determina el nuevo volumen y anótalo en el cuaderno como volumen final.
VOLUMEN FINAL__________ml El volumen del sólido será: Volumen final - Volumen inicial.
Divide la masa del sólido por el volumen que has calculado y averigua en las tablas la naturaleza del sólido cuya densidad has calculado
Anota en un cuaderno todas las operaciones que hagas y los resultados que obtengas.

ACTIVIDAD 1. RESPONDE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS:

1. Las propiedades generales de la materia no sirven para identificar a las sustancias, para ello recurrimos a las propiedades características. Señala la opción que muestre una propiedad de cada tipo.

A. Masa y volumen.

B. Masa y densidad.

C. Dureza y solubilidad en agua.

D. Conductividad eléctrica y densidad.

2. La densidad es una magnitud que relaciona la masa y el volumen de una sustancia. La expresión matemática de la densidad es:

A. d=m/v     B. d=m v     C. d= m+ v    D. d=v/m

3. La masa de un cuerpo se ha equilibrado en la balanza con las pesas siguientes: 5 g, 3 g, 1 g y 100 mg ¿Cuál es la masa del cuerpo en unidades del Sistema Internacional?

A) 0,091 kg        B) 0,0091 kg         C) 9,1 g              D) 0,09 kg

4. La densidad del aire es de 1,3 kg/m3. ¿Cuál es la masa de aire que cabe en una caja cuyo volumen es de 2 m3?

A) 2,6 kg                B) 0,65 kg                C) 650 g               D) 2,59 kg.

5. Seleccione la opción correcta que responde la siguiente pregunta: ¿Un litro de agua posee la misma masa que un litro de aceite?

A. Sí, porque ambos son líquidos.

B. No, el aceite posee mayor masa por ser menos denso.

C. No, el aceite posee menor masa por ser menos denso.

D. Sí, el aceite posee la misma masa que el agua.

6. Si dentro de una probeta con agua, se arroja un cuerpo y éste desplaza 5 cm3 de agua, entonces podemos afirmar que el cuerpo:

A. Posee una masa de 5 cm3.

B. Posee una densidad de 5 cm3.

C. Posee un volumen de 5 cm3.

D. Posee masa y volumen iguales.

7. Teniendo en cuenta que la densidad del mercurio es mayor que la del aceite y que la del aceite es mayor que la del alcohol, si tenemos una botella de 1 l de cada sustancia, indica cuál de ellas tiene más masa.

A) Alcohol                            

 B) Aceite

C) Mercurio

D) Ninguna, todas tienen la misma masa.

PREGUNTAS DE SEGUNDA GENERACIÓN

La siguiente tabla muestra los valores de densidad de tres sustancias.

Sustancias	Densidad a 25°C(g/ml)
Tolueno	0,87
Ácido acrílico	1,06
Agua	0,99

En cuatro recipientes se colocan volúmenes diferentes de cada líquido como se muestra en el dibujo.

1. De acuerdo con lo ilustrado es válido afirmar que

A. el recipiente IV es el que contiene menor masa.

B. los recipientes II y IV contienen igual masa.

C. el recipiente III es el que contiene mayor masa.

D. el recipiente III contiene mayor masa que el recipiente I.

2. A cuatro vasos que contienen volúmenes diferentes de agua se agrega una cantidad distinta de soluto X de acuerdo con la siguiente tabla.

En cada vaso se forman mezclas homogéneas.

De acuerdo con la situación anterior, es válido afirmar que la concentración es

A. mayor en el vaso 3

B. igual en los cuatro vasos

C. menor en el vaso 1

D. mayor en el vaso 2

3. Una solución contiene 14 gramos de cloruro de sodio (NaCl) disueltos en 79,33 gramos de agua (H2O). La concentración de esta solución equivale a

A. 15 % peso a peso

B. 18 % volumen a volumen

C. 15 % volumen a volumen

D. 18 % peso a peso

4. Si se desea disminuir la concentración de una solución de NaOH sin variar la cantidad de soluto, es necesario

A. adicionar como soluto AgCl

B. aumentar el volumen del recipiente

C. adicionar solvente

D. evaporar solución

5. La grafica 1 permite establecer la relación entre la presión de una burbuja y la presión hidrostática del agua. La grafica 2 permite establecer la relación entre la profundidad de la burbuja en el agua y la presión de la misma.

La burbuja debajo del agua se puede apreciar en el anterior dibujo.

La densidad en los gases está dada por la ecuación Densidad = MP/RT (donde M es la masa molar del gas.) Con base en la información inicial, es válido afirmar que si la presión de

A. la burbuja disminuye, disminuye la densidad de la burbuja

B. el agua aumenta, disminuye la densidad de la burbuja

C. la burbuja aumenta, disminuye la densidad de la burbuja

D. el agua disminuye, aumenta la densidad de la burbuja

6. Dos sustancias R y S tienen el mismo volumen, la masa de R es el doble de la masa de S. De la densidad de R con respecto a S, se puede afirmar que es

A. la mitad

B. la cuarta parte

C. el doble

D. Igual

7. En el recipiente 1 se tienen X gramos de la sustancia P y en el recipiente 2 se tiene igual cantidad de gramos de

Q. Si se sabe que la densidad de P es la mitad de Q, se puede afirmar que el volumen de

A. Q es doble de P

B. P es doble de Q

C. P y Q son iguales

D. P es la cuarta parte

8. Dos bloques T y U de distintas sustancias tienen un volumen de 50 cm3 cada uno. El bloque T tiene una masa de 100g, el bloque U tiene una masa 25g. Se tiene un recipiente con un liquido cuya densidad es 1g/cm3, las sustancias T y U son insolubles en el liquido y no reaccionan con este. Al introducir los bloques T y U en el liquido, es muy probable que

A. T flote y U se hunda

B. T se hunda y U flote

C. T y U floten

D. T y U se hundan

9. En la tabla se muestran los valores de densidad de cuatro líquidos inmiscibles a 20oC y 1 atm de presión

LÍQUIDO	DENSIDAD (g/cm3)
M	2,5
P	0,9
Q	1,3
R	0,3

Si en otro recipiente se introduce 1 cm³ de M, 2 cm³ de P, 3 cm³ de Q y 4 cm³ de R, es muy probable que los líquidos queden distribuidos como se indica en

A presión constante, cuatro globos idénticos se inflan con 3 moles de gas K a diferente temperatura. El volumen final de cada globo se presenta en la siguiente tabla.

10. Si se disminuye la temperatura del globo 3 hasta -10ºC, es muy probable que

A. permanezca constante el volumen del gas

B. aumente la densidad del gas

C. aumente el volumen del gas

D. permanezca constante la densidad del gas

11. De acuerdo con la información de la tabla, es correcto afirmar que la densidad del gas en el globo

A. 1 es mayor que en el globo

B. 2 es mayor que en el globo 1

C. 3 es menor que en el globo 2

D. es igual a la del globo 2

12. De acuerdo con la información anterior, la gráfica que describe correctamente la relación volumen-temperatura de los globos, es

PREICFES INCLUYENTE ENTORNO QUÍMICO 1

LA MATERIA

Interrogantes iniciales:

1.    ¿Qué es materia?

2.    ¿Cómo se generan los cambios de estado en la materia?

3.    ¿Qué cualidades presenta un líquido, un sólido y un gas?

Ver las gráficas y analizarlas:

Contenido: Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.

Materia es todo aquello que tiene localización espacial, posee una cierta cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.

Estados de la materia: La materia se presenta en tres estados físicos fundamentales: gaseoso, líquido y sólido.

• Los gases no tienen ni forma ni volumen propio, sino que dependen del recipiente en el cual se encuentran.
• Los líquidos tampoco tienen forma determinada, pero si conservan su volumen cuando se pasan de un recipiente a otro.
• Los sólidos mantienen definidos tanto su volumen como su forma.

Propiedades de la materia: Las propiedades de la materia son útiles cuando se desea distinguir entre las diferentes sustancias.  Estas propiedades se clasifican en físicas y químicas.

Propiedades físicas: son aquellas que se pueden observar o medir sin variar la composición ni la estructura de una sustancia: el color, la densidad, el brillo, dureza, densidad, magnetismo,  maleabilidad, ductilidad. Ejemplo:

Agua, incolora, presenta una densidad 1 g/mL, en la imagen se aprecia en estado líquido.

Propiedades físicas extensivas: dependen de la cantidad de materia presente. Corresponden a la masa, el volumen, la longitud.

Propiedades físicas intensivas: dependen sólo del material, independientemente de la cantidad que se tenga, del volumen que ocupe, etc. Por ejemplo, un litro de agua tiene la misma densidad que cien litros de agua.

Propiedades químicas: son cambios en la composición y en la estructura, que ocurren cuando la sustancia se somete a diferentes condiciones: la inflamabilidad consiste en someter una sustancia a la combustión, al hacerlo cambia la composición, se forman nuevas sustancias. Ejemplo:

Combustión de la gasolina: el combustible reacciona con el oxígeno, formando dióxido de carbono y agua al completarse la reacción. El triángulo indica al impulsador de la reacción, que en este caso es el fuego.

Gasolina + oxígeno à  ∆ à Dióxido de carbono + agua

Cambios de la materia: La materia puede cambiar de un estado a otro. El estado en que se encuentra la materia depende de las condiciones de temperatura y presión, modificando una o ambas podemos pasar la materia de un estado a otro. Se consideran cambios de la materia toda transformación física o química que se presente en el material.

Cambios físicos: cambios que sufre la materia en su estado, volumen forma sin alterar su composición, es decir no se forman nuevas sustancias. Por ejemplo la filtración, la pulverización y los cambios de estado. 

Cambios químicos: es cuando la materia sufre variaciones en la composición y si se forman nuevas sustancias. Estos cambios son reacciones químicas en las cuales influyen factores como la luz, presión, los reactivos. La combustión (quemar) de un trozo de papel es un cambio químico; el alcohol al arder se convierte en dióxido de carbono y vapor de agua, las cuales son sustancias diferentes al alcohol, dejando de ser alcohol y se transforma en otras sustancias. (La materia no se crea ni se destruye, la materia se transforma).

Combustión del metano, gas natural, con oxígeno. Produce dióxido de carbono y agua.

Clasificación de la materia: La materia se encuentra en forma de mezclas de sustancias. El aire es una mezcla de sustancias, la leche y la sangre también se componen de gran cantidad de sustancias. Sin embargo, todos los materiales se pueden clasificar en dos grandes categorías: materiales homogéneos y materiales heterogéneos.

Material homogéneo: clase de material o materiales que son iguales en todas sus partes. El material homogéneo está constituido por una sola sustancias o por varias sustancias que se encuentran en una sola fase (por ejemplo el agua y azúcar al ser mezclados). Un material homogéneo puede subdividirse o fragmentarse en trozos más pequeños y cada fragmento tendrá las propiedades de los demás. Son materiales homogéneos: el aire, la gasolina, la sangre, el azúcar, el vidrio, el hierro, entre otros. Si agregamos sal a una cantidad de agua y agitamos bien, el resultado será un sistema en una sola fase (agua-sal), a pesar de tener dos componentes, observamos el agua con la sal totalmente disuelta.

Fase: es una región de materiales que tienen propiedades diferentes de aquellas de las regiones vecinas. Por ejemplo en un sistema constituido por un vaso con agua y hielo: la fase del hielo y la fase del agua; un vaso con aceite y agua: la fase del aceite y la fase del agua.

Agua y aceite (material heterogéneo)  / Agua y alcohol (material homogéneo)

El material homogéneo se puede clasificar en dos grupos: 

Soluciones: es un material homogéneo  constituido por más de una sustancia: aire, sangre, el agua salada, la leche… no interesa la proporción de sus componentes, y se pueden separar por medios físicos (decantación, filtración, centrifugación, tamizado). También reciben el nombre de mezclas homogéneas.

Sustancias puras: es un material homogéneo constituido por una sola sustancia. Tienen una composición constante, sus propiedades son únicas, no pueden descomponerse en sustancias más simples, por métodos físicos. Las sustancias puras son los compuestos y los elementos.  Por ejemplo: hidrógeno, H₂; agua, H₂O; alcohol para heridas (etanol), CH₃CH₂OH.

Los elementos constituyen la clase de materia básica con la cual está constituido el universo. Hasta el presente se encuentran 118 elementos, 90 de ellos han sido encontrados en la naturaleza y los otros han sido elaborados en la naturaleza.

El cuerpo humano está constituido principalmente por carbono, oxigeno, hidrógeno y nitrógeno, representando un 99% del peso. El otro 1% está constituido por otros elementos como hierro, calcio, el sodio, fósforo, azufre, magnesio y potasio.  Los elementos se representan por símbolos y se encuentran organizados en la tabla periódica de los elementos químicos y se organizan según su peso atómico.

Material heterogéneo: Está constituido por dos o más sustancias que se presentan en varias fases o está formado por una sustancia en dos o más fases. Los componentes de un material heterogéneo forman mezclas mecánicas, las cuales se pueden separar por medios físicos: filtración, destilación, cromatografía, centrifugación. Son materiales heterogéneos el suelo, agua con aceite, cal y azufre, entre otras mezclas.

Mezcla: todo material compuesto por más de un componente.

PREGUNTAS ABIERTAS

1. ¿Cuáles son los tres estados de la materia? Explícalos teniendo en cuenta la siguiente imagen.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Clasifica los siguientes materiales en homogéneos y heterogéneos, teniendo en cuenta la información trabajada: sangre, gaseosa, agua con arena, ensalada de frutas, gasolina, agua con aceite, tinta, limadura de hierro con arena.

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Ver los siguientes videos como profundización:

https://www.youtube.com/watch?v=A6Lv87bMGVg&list=PLE3983B82E42D2238

https://www.youtube.com/watch?v=0PAI494zEG0

PRUEBA DE SEGUNDA GENERACIÓN

Responda las preguntas de la 1 al 3 teniendo en cuenta el siguiente texto.

Materia es todo aquello que tiene localización espacial, posee una cierta cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.

1. según el texto anterior podríamos decir que para considerar algo como materia este debe tener las siguientes características:

A. tener masa, ocupar un lugar en el espacio, poder ser percibido con instrumentos de medida o por contacto físico.

B. ocupar un lugar en el espacio, no poseer energía, tener masa, que esté sujeto a los cambios en el tiempo y el espacio.

C. tener masa, ocupar un lugar en el espacio, no estar sujeto a cambios en el espacio-tiempo.

D. estar sujeto a cambios en el espacio-tiempo, tener masa, compartir su espacio con otros tipos de masa.

2. Según el texto, para considerar que algo es materia este debe estar sujeta a los principios físicos, por ende no puede compartir su espacio con otros tipos de materia, puede ser medible y perceptible, diciendo con esto que dos cuerpo no pueden compartir el mismo lugar. Un ejemplo de algo que no es materia es:

A. el aire     

B. la tierra    

C. la luz   

D. el agua

3. Materia, en física y filosofía, se refiere a los constituyentes de la realidad material objetiva. Por ende se refiere a que la materia es:

A. a las características que son percibidas de la misma forma por diferentes personas.

B. a la forma que una persona percibe la materia con respecto a otras.

C. a la manera en que se comparan los constituyentes de la materia tomando en cuenta las cualidades químicas y físicas de esta.

D. a la manera de diferenciar lo que se considera materia y lo que no.

Responda las preguntas de la 4 a la 6 tomando en cuenta la siguiente imagen:

4. mantener su forma y volumen definida es una característica de:

A. estado sólido.         

B. estado líquido.

C. estado gaseoso.     

D. estado plasmático.

5. Poseen volumen definido y forma variable es una característica de:

A. estado sólido.            

B. estado líquido.

C. estado gaseoso.        

D. estado plasmático.

6. Posee forma y volumen variable es una característica de:

A. estado sólido.              

B. estado líquido.

C. estado gaseoso.          

D. estado plasmático.

7. es una propiedad física intensiva:

A. volumen.           

B. masa.

C. densidad.         

D. longitud.

Responder las preguntas de la 8 a la 10 teniendo en cuenta la siguiente información:

Propiedades químicas: son cambios en la composición y en la estructura; mientras que las propiedades físicas son aquellas que se pueden observar o medir sin variar la composición ni la estructura de una sustancia.

8. En la combustión de la gasolina se forma CO2 y agua, por ende esto es un ejemplo de:

A. propiedades físicas.

B. propiedades químicas.

C. propiedades intensivas.

D. propiedades extensivas.

9. al someter al agua a una temperatura de 100°C esta inicia a evaporarse, debido a que esa es su temperatura de ebullición. Esto es un ejemplo de:

A. propiedades físicas.

B. propiedades químicas.

C. propiedades intensivas.

D. propiedades extensivas.

10. No es un ejemplo de propiedades físicas:

A. la quema de un fósforo.

B. derretir plomo.

C. congelar agua.

D. evaporación de la gasolina.

PRUEBA DOS ICFES DE QUÍMICA

1. Un estudiante desea comparar los valores de las densidades de tres líquidos (agua, etanol y aceite) y para ello hace tres mediciones de una misma masa de líquido (100 g) a tres temperaturas. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla.

Con base en la anterior información se puede afirmar que el experimento del estudiante está mal planteado, porque

A. las temperaturas empleadas no son las mismas, por lo que no se pueden hacer comparaciones entre las densidades de los tres líquidos.

B. no se pueden hacer comparaciones sin medir diferentes volúmenes de los tres líquidos en las temperaturas indicadas.

C. es necesario realizar otras mediciones a temperaturas más altas, para saber si el valor de la densidad sigue cambiando.

D. el aceite posee propiedades físicas y químicas muy diferentes del agua y del etanol y esto hace que no se puedan comparar.

2. La materia puede clasificarse analizando su composición como se muestra en el diagrama.

El acero es un material que contiene los elementos hierro y carbono. Dos muestras distintas de acero tienen diferentes cantidades de estos elementos pero ambas muestras tienen composición uniforme. 

Usando el diagrama anterior, ¿Cómo clasificaría al acero?

A. Como mezcla homogénea, porque está formado por diferentes elementos y es uniforme.

B. Como sustancia pura, porque tiene composición uniforme y es un solo compuesto.

C. Como mezcla heterogénea, porque está formado por diferentes elementos.

D. Como sustancia pura, porque muestras distintas tienen composición diferente.

3. En un experimento, un sólido de identidad desconocida se calienta y se mide su temperatura cada minuto hasta que se evapora, obteniendo la siguiente gráfica.

Para identificar el sólido se cuenta con los datos de la tabla.

¿A qué sustancia corresponde el sólido inicial?

A. Al benceno.

B. Al agua.

C. Al acetonitrilo.

D. Al 2-butanol.

Docente de la materia: Lic. Yesid Muñoz.

Líder del Proyecto: Lic. Héctor Julián Machuca Ortiz.