Gracias a los sentidos; el hombre está en contacto con la materia. Así, a través de la vista captamos sombras y colores; por el olfato, olores; por el gusto, sabores; por el oído, sonidos; y por el tacto, texturas. Cada una de estas cualidades son manifestaciones de la materia, de tal modo que es materia lo que se puede ver, tocar, oír, oler o saborear. Puedes pensar en toda la materia que te rodea, como plásticos, vidrios, sal, azúcar, metales, madera, gasolina, telas, agua, oxígeno, gas doméstico, etcétera.
No obstante, es indudable que hay algunos tipos de materia que no pueden captarse fácilmente por medio de los sentidos, por lo que hemos necesitado de la ayuda de algún artefacto que los haga manifiesto.
Antes de observar el siguiente ejemplo reflexiona mediante los siguientes cuestionamientos:
¿El aire es materia?, ¿puede captarse mediante los sentidos?
Al sumergir un tubo de vidrio invertido en un vaso con agua, ésta no penetra en el tubo ¿Por qué?, ¿qué necesitas hacer para que penetre el agua en el tubo? ¿qué diferencia hay entre decir tubo vacío y tubo al vacío?. Investiga y anótalo en tu cuaderno:
Como has observado, dos porciones de materia (agua y aire) no pueden ocupar un sitio igual al mismo tiempo ya que para llenar el vaso con agua, antes tuviste que eliminar el aire, tal como sucede con una jeringa, primero le sacamos el aire para poderla llenar después con alguna otra sustancia.
En el Universo, como en la vida cotidiana, observamos que existen relaciones de cantidad entre elementos que integran un conjunto. Por ejemplo:
x El famoso cuarteto de Liverpool, Los Beatles, constituían un conjunto de cuatro elementos
x Cada equipo de fútbol soccer cuenta con 11 personas en el terreno de juego.
x Para jugar un partido de dobles en tenis se requieren dos parejas de jugadores
x Tres docenas de huevos constan de 36 unidades.
Así, en tu vida cotidiana empleas ciertas unidades para medir cantidades de objetos. Por ejemplo, cuando compras un par de zapatos, adquieres dos unidades; en una cajetilla de cigarrillos tienes dos decenas, es decir 20 cigarrillos; una docena de calcetines equivale a 12 pares (24 calcetines); si compras una gruesa de naranja, deberás contar 144 naranjas, un millar de hojas de papel contiene 1000 hojas.
De la misma manera, al efectuarse una reacción o cambio químico intervienen cantidades definidas de sustancias que reaccionan entre sí para obtener un producto.
La unidad de medida que se utiliza para determinar las cantidades de sustancias es el mol, una unidad del SI que se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en exactamente 12 gramos de isótopo de carbono 12 (que son los átomos de carbono más abundantes en la Naturaleza).
Pero, ¿cuántos átomos están contenidos en 12 gramos de esos átomos de carbono?.
12g de carbono
Figura 12. Átomos contenidos, en 12 g de carbono.
La respuesta es verdaderamente asombrosa: existen 6.023 x 1023 átomos, o sea ¡602 000 000 000 000 000 000 000! átomos, es decir, ¡seiscientos dos mil trillones de átomos! . De esta manera se dice que la cantidad de una sustancia que contiene8
6.023 x 1023 partículas (átomos, moléculas, iones, electrones, etc.) es un mol de dicha sustancia. Este número es conocido como Número de Avogadro en honor al científico italiano Amadeo Avogadro (1776-1856). NA = 6.023 x 1023 .
De esta manera, un mol de aluminio estará formado por 6.023 x 1023 átomos de aluminio; en tanto que un mol de agua lo forman 6.023 x 1023 moléculas de agua. Igualmente podemos referirnos a un mol de arroz que contendrá 6.023 x 1023 granos de arroz, como un mol de melones (que es imposible contar y observar) sería igual a 6.023 x 1023 melones.
A partir de esta lógica ¿podremos afirmar que la masa de un mol de melones es igual a la masa de un mol de sandías?
Tal como ya te percataste, el número de Avogadro (NA) es muy grande, pero es como cualquier otro número de los muchos que existen en la Naturaleza y que tienen magnitudes mayores, semejantes o menores, por ejemplo:
x El radio del Universo se ha calculado en 1.22 x 1023 km, cuyo valor en metros es de
1.22 x 1026 m y 1.22 x 1028 cm.
La última cantidad se escribe y nombra así:
12 200 000 000 000 000 000 000 000 000, o sean doce mil doscientos cuatrillones de centímetros. Su valor en kilómetros es parecido en magnitud al número de Avogadro (NA).
x La masa del Sol es de 2 x 1027 toneladas, que equivalen a 2 x 1030 kilogramos o 2 x 1033 gramos. Al comparar el número de Avogadro con cualesquiera de esas tres magnitudes observarás que dichas cifras son mucho mayores que el número de Avogadro.
x La masa de la estrella Betelgeuse, situada en la constelación de Orión, es 50 veces mayor que la masa solar, es decir tiene 1 x 1035 gramos que se escribe y lee así:
100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000, cien mil quintillones de gramos.
x Para mantener encendido un foco de 100 watts durante una hora se requiere que pasen por el filamento 1.8 x 1022 electrones, valor cuya magnitud es menor a la del número de Avogadro.
x Betelgeuse se encuentra a 650 años luz de distancia, lo que corresponde a una magnitud de 9.4 608 x 1012 m.
8 Este valor se puede emplear tanto para átomos como para moléculas.
x La edad del Universo se ha calculado en 20 000 000 000 de años, es decir 2 x 1010 años.
x La aparición de vida en nuestro planeta se remonta a 3 100 000 000 de años o sea
3.1 x 109 años.
x Se calculó que anualmente se gastan un billón de dólares en el mundo para producir armamentos de todo tipo. dicha magnitud se puede escribir así: 1 x 109 dólares.
x 5 x 106 años después de la gran explosión que creó el Universo ocurre la formación de átomos.
x El radio de nuestro planeta se remonta a 3 100 000 000 de años o sea 3.1 x 109 años.
x Algunos ejemplos de magnitudes muy pequeñas que emplearás en tus cursos de Química son:
Los científicos han convenido en definir la presión como la cantidad de fuerza o “empuje” ejercida sobre la unidad de área.
F
P = fuerza que actúa perpendicularmente a una superficie, por unidad de área.
A
A = área en la que está distribuida la fuerza.
La presión poseída no depende sólo de la fuerza que se ejerce, sino de la superficie sobre la cual se distribuye esta fuerza. Por ejemplo, si un objeto que pesa 1000 kg descansa sobre una superficie plana de 10 m2 ejercerá una presión de 100 kilogramos por metro cuadrado. En tanto un objeto que pesa 1 000 kg, y descansa sobre una superficie de 100 m2, ejerce una presión de 10 kilogramos por metro cuadrado.
1 Fue Anton van Helmont (1577-1644) quien propuso utilizar la palabra “gas” (del griego: caos) para designar a este estado de agregación.
La unidad del SI de fuerza es el newton (Nw)2, la cual se define como la fuerza que posee un cuerpo con una masa de un kilogramo y una aceleración de un metro por segundo cuadrado.
La unidad del SI de presión (newton por metro cuadrado) se llama Pascal3 y se abrevia (Pa). Desafortunadamente, con frecuencia todavía se emplean otras unidades más para medir presiones tales como la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mmHg) o Torricelli (Torr)4.
Las relaciones existentes entre las tres unidades son:
1 atm = 760 mmHg (al nivel del mar).
1 atm = 101.325 kPa (presión de los gases de la atmósfera al nivel del mar).
La presión atmosférica se mide con el barómetro, aparato inventado en 1644 por Evangelista Torricelli.
Ejemplo:
1. La presión del gas de un neumático es de 2 atm, ¿cuál será su presión expresada en kPa? La presión que relaciona kilopascales con atmósferas es:
1 atm = 101.325 kPa. Con esa expresión puede construirse la razón unitaria:
101.325 kPa 1 atm
Para la resolución del problema es necesario multiplicar el dato por la razón unitaria, es decir:
Como la Ciudad de México está a 2 240 m sobre el nivel del mar, el espesor de la atmósfera encima de ella es menor y la presión que ejerce también. En milímetros de mercurio, la presión atmosférica en la ciudad es de 585 mmHg. Transforma este dato a atm y a Pa.
2 En honor de Isaac Newton (1642-1727). 3 En honor de Blaise Pascal (1623-1662). En honor de Evangelista Torricelli (1608-1647).
Sin lugar a duda el petróleo tiene gran importancia a nivel social y económico, sólo basta con que mires a tu alrededor y trates de separar aquello que no tiene ninguna relación con dicho producto, en este capítulo podrás:
APRENDER
¿CÓMO LO
¿PARA QUÉ TE
APRENDERÁS?
SIRVE?
x x
La estructura de los hidrocarburos El petróleo y su influencia para el desarrollo del país.
xx
Identificando los elementos que integran los hidrocarburos (alcanos, alquenos y alquinos) Reconociendo las materias primas del petróleo y los métodos de extracción.
x
Para identificar la relación entre las propiedades y la estructura del petróleo, así como su importancia en el desarrollo industrial.
x
Analizando los necesidades económicas y sociales que se cubren con los derivados del petróleo y sus ingresos.
¸ = 202.65 kPa
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