INTRODUCCIÓ

Matèria, materials i substància . Són el mateix?

Matèria : És tot allò que té massa i volum.

Material : Relatiu a la matèria utilitzada per construir objectes.

Substància : Classe de matèria que forma part dels cossos i que es distingeix d’altres per les seves propietats químiques i físiques.

Massa : Quantitat de matèria que forma un cos. En el Sistema Internacional ( S.I,) Es mesura en quilograms (Kg).

 1.1 COMPOSICIÓ DE LA MATÈRIA. Àtoms i molècules

De què està feta la matèria? La podem trencar en parts més petites? Fins quan? L’aire és matèria? De què està composta la matèria?

Si tenim una mica de matèria (per.ex. un tros de ferro, o un tros de fusta) podem partir aquesta matèria per la meitat, i aquesta meitat per la meitat, i de nou per la meitat… podríem arribar a trossos moooolt petits, gairebé invisibles, i continuaria sent ferro o fusta. I fins on todríem anar dividint la matèria i que continués sent matèria?. Doncs fins a tenir unes partícules tan petites que són invisibles als nostres ulls i que s’anomenen àtoms. Un àtom de ferro és el més petit que podem tenir de ferro. Si partim aquest àtom el que obtindríem ja no seria ferro.

Un àtom és la partícula més petita en que un element pot ser dividit sense perdre les seves propietats químiques. L’origen de la paraula àtom prové del grec, que significa indivisible.

D’àtoms n’hi ha de diferents tipus, al conjunt d’àtoms de cada tipus l’anomenem element químic. Els elements els tenim classificats a la taula periòdica mitjançant uns símbols:

Hidrogen = H,   Oxigen = O,

Or = Au,   Ferro = Fe,   Coure = Cu …

Tot i  que la paraula àtom en grec vol dir indivisible, avui sabem que els àtoms estan formats d’unes subpartícules més petites que s’anomenen :

Protons :   es troben al nucli i tenen càrrega positiva

Neutrons : es troben al nucli i no tenen carrega elèctrica ( són neutres)

Electrons : es troben a l’escorça donant voltes al nucli i tenen càrrega negativa.

Els àtoms que formen els elements químics de la taula periòdica tenen el mateix número de protons que d’electrons ( i per tant tenen càrrega electrica total neutre).

L’Hidrogen és el numero 1 perquè té un sol protó i un sol electró.

L’Heli el 2 perquè té 2 protons i 2 electrons,

el Liti té 3 protons i 3 electrons … i així anar fent.

Mira’t  aquests enllaços, t’aportaran molta més informació:

· Iniciación interactiva a la materia: és una web excel·lent, amb molta informació i animacions

· Un vídeo molt clarificador sobre els àtoms

· Elements químics i compostos

Àtoms iguals  –>  Element químic

Molècules

Els àtoms poden unir-se amb altres àtoms. Aquesta unió pot ser d’àtoms iguals o d’àtoms diferents i formar unes partícules anomenades molècules.

Exemples :

Molècules formades per àtoms iguals :     O₂, N₂

Molècules formades per àtoms diferents : H₂O, CO₂, NH₄, C₆H₁₂O₂ …

Per això diem que els elements químics es poden combinar (atraure) amb altres elements formant compostos. Cada molècula te les seves propietats químiques i físiques pròpies.

Exemples : Aigua (H₂O), Diòxid de carboni (CO₂), Amoníac (NH₄), Glucosa (C₆H₁₂O₂) …

Substància

Per acabar-ho de complicar una substància és tota porció de matèria que presenta sempre les mateixes propietats (densitat, duresa, color, temperatura d’ebullició…).

Les substàncies poden ser :

1. Substàncies pures : Formades per un sol tipus de partícules (àtoms o molècules)..

• Substàncies pures simples: Formades per un sol tipus d’àtoms (Metalls com Or (Au), plata (Ag), alumini (Al), mercuri (Hg) … o gasos com oxigen (O₂), nitrogen (N₂) i els gasos nobles Heli (He), neó (Ne) … No poden separar-se per mètodes físics.
• Substàncies pures compostes: Formades de diversos tipus d’àtoms però en proporcions constants (Diòxid de carboni ( CO₂), diòxid de sofre ( SO₂), aigua (H₂O), clorur de sodi (NaCl) … Poden separar-se per mètodes químics.

2. Mescles : És una barreja de matèria que està formada per dues o més substàncies no unides químicament. Ex: Aigua de mar. Es poden separar per mètodes químics. Cada un dels seus components te les seves propietats pròpies.

• Mescla homogènia : Les substàncies que la formen no es poden distingir ni a simple vista ni amb un microscopi òptic. Ara bé, els seus constituents estan uniformement distribuïts i qualsevol dels seus punts té la mateixa composició. Aigua de mar, aigua carbònica, Aliatges de metalls (com el llautó), aire, dissolució (quan es barregen dos líquids) …
• Mescla heterogènia : Els seus components es distingeixen amb la vista i la seva composició pot ser diferent en dos punts diferents. Granit,  gelatina, nata batuda

Com dèiem, la partícula bàsica, la més petita i, en principi, no divisible és l’àtom. Els àtoms s’atrauen entre ells de diferents maneres segons l’estat en que es trobin:

• Fortament  (Sòlids)
• Poc  (Líquids)
• Gens  (Gasos)

• De què esta fet l’aire?

· L’aire és matèria?Comprova-ho amb un petit experiment.

Quan ens demanen exemples de matèria pensem en: una pedra, un cotxe, un arbre, un nen, un escarbat, un bacteri, aigua, oli, aire, gas butà … Veiem que pot ser sòlid, líquid o gas però també veiem que pot ser matèria viva o inerta.

Distingim aleshores entre matèria orgànica i matèria inorgànica.

· La matèria pot ser orgànica ( o viva 2n ESO) o inorgànica

· Quines propietats tenen els estats de la matèria?

1.2 CLASSIFICACIÓ DE LA MATÈRIA

Com que hi ha molts tipus de matèria se’ns fa necessari classificar-la. Una forma molt útil de fer-ho és en funció de l’estat en que la trobem a temperatura ambient (20ºC).

ESTATS DE LA MATÈRIA

Depenent de les propietats del volum i la forma a la natura trobem la matèria en 3 estats (també plasma).

	SÒLID	LÍQUID	GAS
Forma	No varia (constant)	Tenen la forma del recipient que els conté	Tenen la forma del recipient que els conté
Volum	No varia (Constant)	No varia (constant)	Varien el volum. Ocupen tot el volum el recipient que els conté

Altres propietats semblants que varien depenent de l’estat són:

Deformabilitat : Propietat que tenen els cossos que poden modificar la forma la seva forma quan exercim una força suficient.

Compressibilitat : Propietat que tenen els cossos que poden modificar el seu volum quan exercim una pressió suficient. L’aire comprimit està a una gran pressió.

La compressió és una acció contraria a la expansió. L’expansió es produeix quan disminueix la pressió.

En quins estats és pot donar la deformabilitat i la compressibilitat?

La dilatació és una altra propietat semblant; és la propietat que tenen els cossos d’augmentar el seu volum quan augmenta la temperatura dels cossos. Líquids i sòlids poden patir dilatació. No tots els materials es dilaten d’igual manera.

Observa aquest vídeo sobre dilatació :

[youtube width=”240″ height=”190″]http://www.youtube.com/watch?v=ioGo9TJ0cXY[/youtube]	[youtube width=”240″ height=”190″]http://www.youtube.com/watch?v=sTPoFk3jv_o&feature=related[/youtube]
Dilatació Sòlids	Dilatació gasos

Si ens imaginem que ens podem fer tan petits com la mida dels àtoms i podem introduir-nos dins la matèria, podrem entendre que és la TEORIA CINÈTICO-MOLECULAR DE LA MATÈRIA :

1.3 TEORIA CINÈTICO-MOLECULAR DE LA MATÈRIA

Cinètic = moviment, molecular = unió

Les partícules (àtoms o molècules) que formen les substàncies sòlides s’atrauen entre elles però no estan totalment quietes, estan vibrant. I vibren cada cop més a mida que subministrem calor (Energia) de manera durant els canvis d’estat perden atracció entre elles. I al contrari quan li traiem calor.

Segons aquesta teoria podem definir les característiques d’aquests tres estats així:

ESTAT SÒLID :

Els àtoms o molècules (partícules) que formen els sòlids es troben fortament atrets entre ells d’una manera ordenada i sense variar de posició (estructura cistal·lina). Això si estan vibrant.

Així els sòlid:

No es poden comprimir.	Tenen un volum definit
Tenen forma definida	Quan els escalfem es dilaten i al revés es comprimeixen.
Són resistents a fragmentar-se	Els àtoms vibren però no es desplacen
Tenen una densitat alt	Poden ser orgànics o inorgànics

ESTAT LÍQUID

Si incrementem la temperatura del sòlid va desapareguent l’estructura cristal·lina. El líquid és un fluid i té capacitat de fluir i adaptar-se a la forma del recipient que el conté. Existeix una certa atracció entre les molècules del líquid però no es troben ordenades en estructures cristal·lines. Poden variar de posició i també vibren.

No es poden comprimir.	No tenen un volum definit
No tenen forma definida, prenen la forma del recipient	Les molècules vibren i es desplacen, tenen energia cinètica
Flueixen, són fluids	Quan els escalfem es dilaten i al revés es comprimeixen. (l’aigua és un cas especial)
Tenen una densitat mitjana	Poden ser orgànics o inorgànics

ESTAT GASÓS

Si encara incrementem més la temperatura dels líquids s’arriba a l’estat gasós. Les partícules (àtoms / molècules) que formen els gasos es troben pràcticament lliures, sense lligams, de manera que es dispersen fins a ocupar tot el volum del recipient que es troben o es dispersen per l’atmosfera.

Es poden comprimir.	Tenen el volum del recipient que els conté
No tenen forma definida, prenen la forma del recipient	Les molècules vibren i es desplacen, tenen energia cinètica i fan pressió contra les parets.
Flueixen, són fluids	Quan els escalfem les molècules vibren més i xoquen contra les parets. Fan més pressió.
Tenen una densitat baixa	Poden ser orgànics o inorgànics

ESTAT PLASMA

És el 4t estat de la matèria, els àtoms es trenquen en electrons (-) i ions (+) i són influïts pels camps magnètics. No ens toca ara a 1r ESO estudiar-lo però us el voliem presentar.

A veure si pots contestar aquesta pregunta :

Què no està format per matèria?

· La teoria cineticomolecular. Aquí una altra.

Fes aquesta activitat !!

 

1.4 PROPIETATS DE LA MATÈRIA

Quan escalfem un sòlid arriba un moment en que fon. I cada material fon a una temperatura determinada que anomenem Temperatura de fusió o punt de fusió. Per exemple l’aigua fon a 0ºC, el coure a 1080 ºC i el Ferro  a uns 1600 ºC. I d’aquesta manera podem identificar-los i diferenciar-los. El mateix passa amb la temperatura d’ebullició o punt d’ebullició en que els líquids es transformen en gasos. Cada material té la seva temperatura d’ebullició específica.

Aqui tens una explicació animada sobre la temperatura de fusió

La densitat també és una propietat pròpia i característica de cada material. També el color, la olor i el sabor són característiques de cada material. Per això diem que aquestes són propietats específiques de cada material.

El pes, la massa, el volum, la forma són propietats que poden tenir diversos materials i per tant no són específiques de cada material.

La duresa, la tenacitat, l’elasticitat, la mal·leabilitat, la ductilitat, la fluïdesa, la conductivitat elèctrica, la dilatació … són altres propietats de la matèria.

Exercicis per practicar els teus coneixements sobre les propietats de la matèria.

ELS CANVIS D’ESTAT

Així quan la matèria absorbeix o allibera calor varia la seva temperatura fins que arriba un moment en que canvia el seu estat. De sólid a líquid diem que es produeix el procés de la fusió però de sòlid a gas (que també és possible) diem que es produeix una sublimació.

· Quins es poden produir?

· Omple aquest Diagrama dels canvi d’estat possibles.

· Què ha de passar perquè la matèria canvii d’estat?

· Què passa mentre l’aigua canvia d’estat?

· Sabries explicar quines aplicacions en fem del canvi líquid-vapor?

· Refrigeració, higròmetre …

1.5 MATERIALS. TIPUS

Segons l’origen dels materials els classifiquem en :

· Materials naturals , materials artificials i materials sintètics.

 

Materials d’interès

Hi ha alguns materials que tenen un especial en l’actualitat com ara : els metalls , els plàstics, el paper, la ceràmica, el vidre, les fibres tèxtils …

Plàstics, piles, matèria orgànica, paper, llaunes són materials que consumim i llencem diàriament. Vols saber-ne la història, com es fabrica i com els podem reciclar?