Materiales de densidad
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Las propiedades físicas de una sustancia dependen de su estado físico. El vapor de agua, el agua líquida y el hielo tienen las mismas propiedades químicas, pero sus propiedades físicas son considerablemente diferentes. En general, los enlaces covalentes determinan: la forma molecular, las energías de enlace y las propiedades químicas, mientras que las fuerzas intermoleculares (enlaces no covalentes) influyen en las propiedades físicas de los líquidos y los sólidos. La teoría cinética molecular de los gases ofrece una descripción razonablemente precisa del comportamiento de los gases. Un modelo similar puede aplicarse a los líquidos, pero debe tener en cuenta los volúmenes no nulos de las partículas y la presencia de fuertes fuerzas de atracción intermoleculares.
Figura \ (\PageIndex{1}): Los tres estados comunes de la materia. Desde la izquierda, son sólido, líquido y gas, representados por una escultura de hielo, una gota de agua y el aire que rodea a las nubes, respectivamente. Imágenes utilizadas con permiso de Wikipedia.
El estado de una sustancia depende del equilibrio entre la energía cinética de las partículas individuales (moléculas o átomos) y las fuerzas intermoleculares. La energía cinética mantiene a las moléculas separadas y en movimiento, y es una función de la temperatura de la sustancia. Las fuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción que tratan de unir las partículas (Figura \PageIndex{2}\). Como se ha comentado anteriormente, los gases son muy sensibles a las temperaturas y a la presión. Sin embargo, éstas también afectan a los líquidos y a los sólidos. El calentamiento y el enfriamiento pueden cambiar la energía cinética de las partículas de una sustancia y, por tanto, podemos cambiar el estado físico de una sustancia calentándola o enfriándola. El aumento de la presión en una sustancia hace que las moléculas se acerquen, lo que aumenta la fuerza de las fuerzas intermoleculares.
¿Cuáles son las densidades del líquido sólido y del gas?
Por ejemplo: el acero sólido tiene una densidad de 7,82 g/cm³ el agua líquida tiene una densidad de 1,00 g/cm³ el aire (en su forma gaseosa) tiene una densidad de 0,0012 g/cm³
¿Qué estado tiene la densidad más alta, sólido, líquido o gas?
Por lo tanto, SÓLIDO es el estado de la materia que tiene la máxima densidad.
Densidad sólida
Las tres fases (o estados) comunes de la materia son los gases, los líquidos y los sólidos. Los gases tienen la menor densidad de los tres, son altamente compresibles y llenan completamente cualquier recipiente en el que se coloquen. Los gases se comportan así porque sus fuerzas intermoleculares son relativamente débiles, por lo que sus moléculas se mueven constantemente con independencia de las demás moléculas presentes. Los sólidos, por el contrario, son relativamente densos, rígidos e incompresibles porque sus fuerzas intermoleculares son tan fuertes que las moléculas están esencialmente bloqueadas en su lugar. Los líquidos son relativamente densos e incompresibles, como los sólidos, pero fluyen fácilmente para adaptarse a la forma de sus recipientes, como los gases. Por tanto, podemos concluir que la suma de las fuerzas intermoleculares en los líquidos está entre las de los gases y las de los sólidos. La figura \(\PageIndex{1}) compara los tres estados de la materia e ilustra las diferencias a nivel molecular.
Figura \N(\PageIndex{1}): Una sustancia diatómica (O2) en los estados sólido, líquido y gaseoso: (a) El O2 sólido tiene un volumen y una forma fijos, y las moléculas están muy juntas. (b) El O2 líquido se ajusta a la forma de su recipiente pero tiene un volumen fijo; contiene moléculas relativamente densas. (c) El O2 gaseoso llena completamente su recipiente -independientemente del tamaño o la forma del mismo- y está formado por moléculas muy separadas.
Densidad de los gases
Fórmula de la densidadLa densidad de un objeto describe la relación entre la masa del objeto y la cantidad de volumen que éste ocupa. La masa es una medida de la cantidad de materia que contiene un objeto. Se suele medir en unidades como gramos o kilogramos.
El volumen es una medida de la cantidad de espacio que ocupa la materia. Se puede medir con uno de los dos métodos principales: multiplicando la longitud de la materia por la anchura y la altura, o utilizando el método de desplazamiento del agua si la materia tiene una forma irregular. Hay muchas unidades posibles para representar el volumen de la materia, pero las más comunes son los mililitros, los litros, los centímetros cúbicos y los metros cúbicos. ¿Qué mide la densidad? La densidad es el grado de compactación de la masa de materia. Cuanto más compactada esté la masa en relación con la cantidad de volumen que ocupa la materia, mayor será su densidad. Por el contrario, la materia que tiene una densidad baja, tiene una relación menor de masa por cantidad de volumen que ocupa la materia. En teoría, la cantidad de un material que está presente durante una medición de la densidad no debería afectar a la densidad de esa materia. Tanto si se analiza una pequeña cantidad como una gran cantidad, la relación global entre masa y volumen debería permanecer inalterada. En una situación de la vida real, imagine una caja de cartón de 1 metro de largo, por 1 metro de ancho y por 1 metro de alto. Esta caja ocuparía un volumen de 1 metro cúbico, que se obtiene multiplicando la longitud por la anchura y la altura. Si esa caja contuviera una determinada cantidad de materia cuya masa se mide en 100 kg, se podría calcular la densidad. En este ejemplo, dos formas de aumentar la densidad de esa caja llena serían
Densidad del caucho
La densidad se define como la masa por unidad de volumen de una sustancia y es una propiedad física de la materia. Una propiedad física puede medirse sin cambiar la identidad química de la sustancia. Dado que las sustancias puras tienen valores de densidad únicos, la medición de la densidad de una sustancia puede ayudar a identificarla. La densidad se determina dividiendo la masa de una sustancia por su volumen:
La densidad es también una propiedad intensiva de la materia. Esto significa que el valor de la densidad es independiente de la cantidad de materia presente. Por ejemplo, la densidad de una moneda de oro y de una estatua de oro es la misma, aunque la estatua de oro esté compuesta por una mayor cantidad de oro. Esto contrasta con las propiedades extensas, como el volumen (la cantidad de espacio que ocupa la materia), que dependen de la cantidad de materia presente. Cuanta más materia haya, mayor será el volumen.
En la parte A de este laboratorio, se medirá la masa y el volumen del agua destilada para determinar la densidad del agua. Las mediciones se realizarán en tres muestras de agua para mejorar la precisión y la exactitud. La masa se medirá con una balanza electrónica, en gramos (g), y el volumen se medirá directamente con una probeta graduada, en mililitros (mL). Recordemos que cuando se miden volúmenes de líquidos, la escala graduada debe leerse desde el punto más bajo de la superficie curva del líquido (el menisco).