Propiedades de la materia: una mirada general

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Desde el aire que respiramos hasta los objetos que tocamos, todo está compuesto por materia. Para estudiar y clasificar los distintos tipos de materia, los científicos analizan sus propiedades, que son características observables o medibles que permiten identificar, describir y diferenciar sustancias.

Estas propiedades se dividen en dos grandes grupos: extensivas e intensivas. Además, existe un conjunto especial de propiedades sensoriales conocidas como caracteres organolépticos, que juegan un papel clave en áreas como la alimentación, la cosmética y la farmacología.

Propiedades extensivas

Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de materia presente. Es decir, varían según el tamaño o la masa del cuerpo que se estudia.

Ejemplos:

• Masa: cantidad de materia que posee un cuerpo. Se mide en kilogramos o gramos.

• Volumen: espacio que ocupa un cuerpo. Se mide en litros, mililitros o metros cúbicos.

• Longitud: medida de una dimensión del objeto, como su altura o ancho.

• Energía: capacidad de realizar trabajo, que también depende de la cantidad de materia.

¿Qué propiedades de esta manzana son intensivas y cuáles extensivas?

Propiedades intensivas

Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia, sino que son características propias de la sustancia. Son ideales para identificar materiales, ya que permanecen constantes sin importar el tamaño de la muestra.

Ejemplos:

• Densidad: relación entre masa y volumen. Por ejemplo, el agua tiene una densidad de 1 g/cm³.

• Punto de ebullición: temperatura a la cual una sustancia pasa de líquido a gas. El agua hierve a 100 °C a nivel del mar.

• Punto de fusión: temperatura a la que una sustancia pasa de sólido a líquido.

• Color: aunque puede parecer subjetivo, es una propiedad intensiva útil en la identificación.

• Conductividad eléctrica: capacidad de una sustancia para conducir electricidad.

Ahondemos en algunas propiedades intensivas:

Caracteres organolépticos

Los caracteres organolépticos son propiedades que se perciben a través de los sentidos humanos: vista, olfato, gusto, tacto y oído. Aunque son subjetivos, son fundamentales en la evaluación de alimentos, perfumes, medicamentos y productos de consumo.

Principales caracteres organolépticos:

• Color (vista): tonalidad observable. Ejemplo: el rojo brillante de una manzana.

• Olor (olfato): aroma que emite una sustancia. Ejemplo: el olor característico del café recién molido.

• Sabor (gusto): percepción gustativa. Ejemplo: el sabor dulce del azúcar o el amargo del chocolate negro.

• Textura (tacto): sensación al tocar. Ejemplo: la suavidad de una crema o la rugosidad de una lija.

• Sonido (oído): ruido que produce al manipularse. Ejemplo: el crujido de una papa frita al morderla.

Al evaluar una fruta, usamos el color para saber si está madura, el olor para detectar frescura, el sabor para confirmar dulzura, y la textura para saber si está jugosa o seca.

La densidad

La densidad es una propiedad intensiva de la materia que indica cuánta masa hay en un determinado volumen. Se representa con la letra griega δ (delta) y se calcula mediante la fórmula:

δ = masa / volumen

Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque en contextos más cotidianos se usa gramo por centímetro cúbico (g/cm³).

¿Flota o se hunde?

La densidad es clave para entender por qué algunos objetos flotan y otros se hunden en el agua. El agua tiene una densidad aproximada de 1 g/cm³ a temperatura ambiente.

🔽 Si δ del objeto > δ del agua → el objeto se hunde

Ejemplo: Un clavo de hierro (δ ≈ 7.8 g/cm³) se hunde porque su densidad es mucho mayor que la del agua.

🔼 Si δ del objeto < δ del agua → el objeto flota

Ejemplo: Un trozo de madera (δ ≈ 0.6 g/cm³) flota porque su densidad es menor que la del agua.

Este principio también explica por qué los barcos, aunque sean enormes y pesados, flotan: su forma y estructura hacen que el volumen desplazado sea suficiente para que su densidad total sea menor que la del agua.

Ejemplos curiosos:

• Hielo: Aunque es agua sólida, su densidad es menor que la del agua líquida (δ ≈ 0.92 g/cm³), por eso los cubitos flotan.
• Aceite: Tiene una densidad menor que el agua (δ ≈ 0.91 g/cm³), por eso forma una capa flotante cuando se mezclan.

Ejemplo 1: Densidad de un cubo de metal

Datos:

• Masa: 240 g

• Volumen: 30 cm³

Cálculo:

δ = masa / volumen

δ = 240 g / 30 cm³ = 8 g/cm³

Resultado:

La densidad del cubo es 8 g/cm³.

Ejemplo 2: Densidad de una piedra en agua

Procedimiento experimental:

• Masa de la piedra: 500 g

• Volumen desplazado en probeta: 200 cm³.

Cálculo:

δ = masa / volumen

δ = 500 g / 200 cm³ = 2.5 g/cm³

Resultado:

La piedra tiene una densidad de 2.5 g/cm³, por lo tanto se hunde en agua.

¡Claro, H! Vamos con un ejemplo simple y directo para calcular el volumen usando la fórmula de densidad. Ideal para mostrar cómo se puede despejar la fórmula y aplicar datos reales:

Ejemplo 3: ¿Cuál es el volumen de una piedra?

Datos conocidos:

• Masa: 600 g

• Densidad (δ): 2.4 g/cm³

Fórmula original de densidad:

δ = masa / volumen

Despejamos volumen:

volumen = masa / δ

Sustituimos los valores:

volumen = 600 g / 2.4 g/cm³ = 250 cm³

Resultado: El volumen de la piedra es 250 cm³