Sistemes materials: estats de la matèria, canvis d'estat i mescles

Sistemes Materials: Definició i Propietats

Què és un Sistema Material?

Un sistema material és una porció de matèria que es considera de manera aïllada per tal d'estudiar-la.

Què és la Matèria?

La matèria és tot allò que ocupa espai i té massa.

Propietats dels Sistemes Materials

Les propietats dels sistemes materials es poden classificar en:

• Generals: massa i volum. Aquestes propietats no ens aporten informació sobre el tipus de substància.
• Específiques: depenen de la classe de substància que constitueix el sistema, però no de la seva quantitat ni forma.

Massa i Volum

• Massa: quantitat de matèria.
• Volum: quantitat d'espai que ocupen els sistemes materials.

Densitat

La densitat d'una substància és la massa que correspon a una unitat de volum d'aquesta substància. Es calcula amb la fórmula: d = m/V.

Estats de la Matèria i Teoria Cineticomolecular

Estats de la Matèria

La matèria es pot presentar en tres estats: sòlid, líquid i gasós. La massa és constant, però el volum canvia.

• Sòlids: volum fix, forma fixa, no es poden comprimir, no flueixen, partícules ordenades.
• Líquids: volum fix, forma variable, poc compressibles, flueixen.
• Gasos: volum variable, forma variable, compressibles, es difonen.

Teoria Cineticomolecular

La teoria cineticomolecular explica el comportament dels gasos:

• Gran nombre de partícules amb un volum petit en comparació amb el volum total.
• Moviment caòtic constant.
• Forces atractives i repulsives entre les partícules.

Segons aquesta teoria, en els diferents estats de la matèria tenim:

• Sòlids: partícules properes, forces d'unió fortes.
• Líquids: partícules distanciades però no separades, forces d'atracció moderades.
• Gasos: partícules molt allunyades, forces d'atracció molt febles.

Canvis d'Estat

Tipus de Canvis d'Estat

Els canvis d'estat són transformacions físiques de la matèria:

• Fusió: sòlid a líquid.
• Vaporització: líquid a gasós. Pot ser:
  • Evaporació: procés lent.
  • Ebullició: procés ràpid.
• Liquació (o condensació): gasós a líquid.
• Sublimació: sòlid a gasós.

Els canvis d'estat poden ser progressius (requereixen energia) o regressius (alliberen energia).

Temperatura de Fusió i Ebullició

La temperatura de fusió és la temperatura a la qual una substància es fon. La temperatura d'ebullició és la temperatura a la qual una substància bull (o es condensa).

Relació entre la temperatura en graus Kelvin i graus Celsius: Temperatura Kelvin = Temperatura ºC + 273,15

A major temperatura, major moviment de les partícules i, per tant, major volum.

Sistemes Materials Homogenis i Heterogenis

Classificació dels Sistemes Materials

• Homogenis: mateixa composició i mateixes propietats en qualsevol de les seves porcions.
• Heterogenis: propietats diferents en diferents parts del sistema.

Mescles Heterogènies

Exemples: aigua i oli, granit, escuma de sabó, suspensions.

Mètodes de separació de mescles heterogènies:

• Canvis d'estat (sòlid a líquid o viceversa).
• Imantació (per exemple, separar claus d'aigua).
• Sedimentació, decantació, centrifugació.
• Utilitzar components amb solubilitat diferent (per exemple, la sal no es dissol amb acetona).

Materials Homogenis: Dissolucions i Substàncies Pures

Exemples de dissolucions: aire, bronze, vi, aigua salada, fum, boira, alcohol en aigua, oxigen en aigua, aigua carbònica, cava, sidra, hidrogen en platí, amalgames de metall i mercuri, llautó, bronze i acers (aliatges).

Substàncies pures: sistema material homogeni format per un sol component. La temperatura d'ebullició d'una substància pura, com el metanol, es manté constant. La temperatura d'ebullició d'una dissolució varia depenent dels seus components.

Diferència entre Mescla i Compost

• Mescla: components en qualsevol proporció.
• Compost: components en una proporció fixa.

Per separar els components d'un compost es pot utilitzar la descomposició tèrmica i/o l'electròlisi.