4.8: Propiedades Físicas y Químicas

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Objetivos de aprendizaje

Para separar las propiedades físicas de las químicas.

Toda la materia tiene propiedades físicas y químicas. Las propiedades físicas son características que los científicos pueden medir sin cambiar la composición de la muestra en estudio, como la masa, el color y el volumen (la cantidad de espacio ocupado por una muestra). Las propiedades químicas describen la capacidad característica de una sustancia para reaccionar para formar nuevas sustancias; incluyen su inflamabilidad y susceptibilidad a la corrosión. Todas las muestras de una sustancia pura tienen las mismas propiedades químicas y físicas. Por ejemplo, el cobre puro es siempre un sólido de color marrón rojizo (una propiedad física) y siempre se disuelve en ácido nítrico diluido para producir una solución azul y un gas marrón (una propiedad química).

Propiedad Física

Una propiedad física es una característica de una sustancia que se puede observar o medir sin cambiar la identidad de la sustancia. La plata es un metal brillante que conduce muy bien la electricidad. Se puede moldear en láminas delgadas, una propiedad llamada maleabilidad. La sal es opaca y quebradiza y conduce la electricidad cuando se ha disuelto en agua, lo que hace con bastante facilidad. Las propiedades físicas de la materia incluyen color, dureza, maleabilidad, solubilidad, conductividad eléctrica, densidad, punto de fusión y punto de ebullición.

Para los elementos, el color no varía mucho de un elemento a otro. La gran mayoría de los elementos son incoloros, plateados o grises. Algunos elementos sí tienen colores distintivos: el azufre y el cloro son amarillos, el cobre es (por supuesto) de color cobre y el bromo elemental es rojo. Sin embargo, la densidad puede ser un parámetro muy útil para identificar un elemento. De los materiales que existen como sólidos a temperatura ambiente, el yodo tiene una densidad muy baja en comparación con el zinc, el cromo y el estaño. El oro tiene una densidad muy alta, al igual que el platino. El agua pura, por ejemplo, tiene una densidad de 0.998 g/cm ³ a 25°C.Las densidades promedio de algunas sustancias comunes están en Tabla\(\PageIndex{1}\). Aviso que el aceite de maíz tiene una relación masa/volumen menor que el agua. Esto significa que cuando se agrega al agua, el aceite de maíz “flotará”.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Densidades de Sustancias Comunes
Sustancia	Densidad a 25°C (g/cm3)
sangre	1.035
grasa corporal	0.918
leche entera	1.030
aceite de maíz	0.922
mayonesa	0.910
miel	1.420

La dureza ayuda a determinar cómo se podría usar un elemento (especialmente un metal). Muchos elementos son bastante blandos (plata y oro, por ejemplo) mientras que otros (como el titanio, tungsteno y cromo) son mucho más duros. El carbono es un interesante ejemplo de dureza. En el grafito, (el “plomo” que se encuentra en los lápices) el carbono es muy blando, mientras que el carbono en un diamante es aproximadamente siete veces más duro.

Figura\(\PageIndex{1}\): Lápiz (izquierda) y Anillo Diamante (derecha). Ambos son una forma de carbono, pero exhiben propiedades físicas muy diferentes.

Los puntos de fusión y ebullición son identificadores algo únicos, especialmente de los compuestos. Además de dar alguna idea sobre la identidad del compuesto, se puede obtener información importante sobre la pureza del material.

Propiedades Químicas

Las propiedades químicas de la materia describen su potencial para sufrir algún cambio químico o reacción en virtud de su composición. Los elementos, electrones y enlaces que están presentes dan a la materia potencial de cambio químico. Es bastante difícil definir una propiedad química sin usar la palabra “cambio”. Eventualmente, después de estudiar química por algún tiempo, deberías poder mirar la fórmula de un compuesto y exponer alguna propiedad química. Por ejemplo, el hidrógeno tiene el potencial de encenderse y explotar dadas las condiciones adecuadas; esta es una propiedad química. Los metales en general tienen la propiedad química de reaccionar con un ácido. El zinc reacciona con el ácido clorhídrico para producir hidrógeno gaseoso; esta es una propiedad química.

Figura\(\PageIndex{2}\): Fuerte óxido en los eslabones de una cadena cerca del puente Golden Gate en San Francisco; se expuso continuamente a la humedad y a la niebla salina, lo que provocó la descomposición de la superficie, agrietamiento y descamación del metal. (CC BY-SA 3.0; Marlith).

Una propiedad química del hierro es su capacidad de combinarse con el oxígeno para formar óxido de hierro, el nombre químico de la roya (Figura\(\PageIndex{2}\)). El término más general para la oxidación y otros procesos similares es la corrosión. Otros términos que se usan comúnmente en las descripciones de los cambios químicos son quemar, pudrirse, explotar, descomponer y fermentar. Las propiedades químicas son muy útiles en la identificación de sustancias. Sin embargo, a diferencia de las propiedades físicas, las propiedades químicas solo se pueden observar ya que la sustancia se encuentra en proceso de transformarse en una sustancia diferente.

Tabla\(\PageIndex{2}\): Propiedades físicas y químicas contrastantes
Propiedades Físicas	Propiedades Químicas
El galio metálico se funde a 30 ^o C.	El metal de hierro se oxida.
El mercurio es un líquido muy denso.	Un plátano verde se vuelve amarillo cuando madura.
El oro es brillante.	Se quema un trozo de papel seco.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

¿Cuál de las siguientes es una propiedad química del hierro?

El hierro se corroe en el aire húmedo.
Densidad = 7.874 g/cm ³
El hierro es suave cuando es puro.
El hierro se funde a 1808 K.

Solución

“El hierro se corroe en el aire húmedo” es la única propiedad química del hierro de la lista.

Ejercicio\(\PageIndex{1A}\)

¿Cuál de las siguientes es una propiedad física de la materia?

corrosividad
pH (acidez)
densidad
inflamabilidad

Responder: c

Ejercicio\(\PageIndex{1B}\)

¿Cuál de las siguientes es una propiedad química?

inflamabilidad
punto de fusión
punto de ebullición
densidad

Responder: a

Resumen

Una propiedad física es una característica de una sustancia que se puede observar o medir sin cambiar la identidad de la sustancia. Las propiedades físicas incluyen color, densidad, dureza y puntos de fusión y ebullición. Una propiedad química describe la capacidad de una sustancia para sufrir un cambio químico específico. Para identificar una propiedad química, buscamos un cambio químico. Un cambio químico siempre produce uno o más tipos de materia que difieren de la materia presente antes del cambio. La formación de óxido es un cambio químico porque el óxido es un tipo diferente de materia que el hierro, el oxígeno y el agua presentes antes de que se forme el óxido.