www.vicensvives.comwww.vicensvives.com

ESPAI 1Ciències de la naturalesa

Primer curs

ESPAI 1ESPAI 1

La matèria i els materials

4. Substàncies pures i mescles

3. Àtoms i molècules

2. Els canvis d’estat

1. Els estats de la matèria i les seves propietats

01

5. Els materials

6. Materials de gran interès

ESPAI 1ESPAI 1

Introducció

• Tots els objectes que veus al teu voltant tenen alguna cosa en comú: estan fets de matèria.

• La matèria, a la Terra, es troba en tres estats: sòlid, com el glaç; líquid, com l’aigua dels rius i, gasós com el vapor d’aigua.

• La composició de la matèria és variable; per això , existeix una quantitat enorme de substàncies. Les substàncies que serveixen per fabricar objectes s’anomenen materials.

• Segons les seves propietats, un material serà més adequat que un altre per fabricar un objecte determinat.

01

ESPAI 1ESPAI 1

1. Els estats de la matèria i les seves propietats

1.1. La matèria

1.2. Els estats físics de la matèria

1.3. Propietats dels estats de la matèria

01

ESPAI 1ESPAI 1

1.1. La matèria

• Tots els cossos de la natura estan formats per matèria, inclosos nosaltres mateixos. El ferro o l’oli, per exemple, estan formats per matèria.

• Cada tipus de matèria posseeix unes propietats característiques i s’anomena substància. Per exemple, tant el ferro com l’oli són substàncies.

01

ESPAI 1ESPAI 1

1.2. Els estats físics de la matèria

• A la natura hi trobem la matèria en quatre estats: sòlid, líquid , gasós i plasma

• Les pedres, les taules o els plats són durs, no canvien de forma a no ser que es trenquin. Són sòlids.

• L’aigua que bebem, la llet o l’oli canvien de forma en canviar de recipient. Tenen en comú que són líquids.

• L’aire contingut en un globus pot canviar de forma si el globus es comprimeix o es trenca. En aquest darrer cas, la substància s’escapa i n’augmenta el volum. Són els gasos.

• La major part de la matèria a l'Univers està en forma de plasma (als estels)

01

ESPAI 1ESPAI 1

1.3. Propietats de l’estat de la matèria

• La matèria en estat sòlid. El seu volum és constant i la seva forma és invariable.

• La matèria en estat líquid. El seu volum és constant i la seva forma és variable.

• La matèria en estat gasós. El seu volum i la seva forma són variables.

• Anomenem fluids als gasos i líquids, per la seva capacitat de lliscar per un petit forat o superfície

01

ESPAI 1ESPAI 1

2. Els canvis d’estat

2.1. Els canvis d’estat de l’aigua

2.2. Els canvis d’estat i la seva relació amb la calor

01

ESPAI 1ESPAI 1

2.1. Els canvis d’estat de l’aigua

• Hi ha substàncies que, depenent de les condicions, poden presentar-se en els tres estats i canviar de l’un a l’altre. L’exemple més clar és el de l’aigua.

• El pas de l’aigua líquida a sòlida, és a dir, glaç, es produeix quan es refreda fins a una temperatura de 0°C. També es pot produir a l’inrevés: el glaç passa a aigua líquida, es fon, a 0°C

• El pas de l’aigua en estat líquid a aigua en estat de vapor es produeix en escalfar l’aigua fins que entra en ebullició, bull, a la temperatura de 100°C i es vaporitza.

• El pas de l'aigua de gas (vapor) a sòlid (gebre) es produeix en refredar-se molt la temperatura ambient i s'anomena sublimació regressiva

01

ESPAI 1ESPAI 1

2.2. Els canvis d’estat i la seva relació amb la calor

• Hi ha d’altres substàncies que també poden canviar d’estat. Aquests canvis es produeixen mitjançant la intervenció de la calor: escalfant o refredant.

• Els passos de sòlid a líquid, fusió, de líquid a gas, vaporització i, de sòlid a gas, sublimació necessiten absorbir calor perquè es produeixin.

• Els passos de gas a líquid, condensació, de líquid a sòlid, solidificació i de gas a sòlid, sublimació regressiva, necessiten que la substància cedeixi calor per produir-se.

01

ESPAI 1ESPAI 1

3. Àtoms i molècules

3.1. L’àtom

3.2. Les molècules

3.3. Els elements químics

4.4. Els compostos

01

ESPAI 1ESPAI 1

3.1. L’àtom

• Els àtoms són les partícules més petites que formen els elements químics.

• Tambén sabem que els àtoms són divisibles i que contenen tres tipus de partícules al seu interior: els protons, els neutrons i els electrons.

• Els protons i neutrons estan formats per unes partícules fonamentals anomenades quarks.

• Els àtoms d'un mateix element químic contenen el mateix nombre de protons, és a dir tenen la mateixa z

01

ESPAI 1ESPAI 1

3.2. Les molècules

• En algunes substàncies, els àtoms formen agrupacions que es denominen molècules.

• Les molècules dels elements químics estan formades per àtoms iguals, com les molècules d’hidrogen o d’oxigen, en què els àtoms s’uneixen de dos en dos.

• Les molèculles dels compostos estan formats per àtoms diferents, com el cas de l'aigua, que cada molècula està formada per dos àtoms d'hidrogen i un àtom d'oxigen

01

ESPAI 1ESPAI 1

3.3. Els elements químics

• Moltes de les substàncies pures que trobem a la natura estan formades per una infinitat d’àtoms amb la mateixa z, com ara l’or o l’argent. Aquestes substàncies s’anomenen elements químics.

• Actualment es coneixen uns 115 elements químics: 90 es troben a la natura (elements naturals) i 25 s’han elaborat als laboratoris (elements artificials).

• Cada element químic té un nom que l’identifica i un símbol químic que el representa.

01

ESPAI 1ESPAI 1

3.4. Els compostos01

• També hi ha substàncies com l’aigua (H2O), el clorur sòdic (NaCl), etc. que tenen àtoms diferents perquè estan formats per dos o més elements amb una proporció constant i determinada.

• Aquestes substàncies s’anomenen compostos.

• Cada compost químic s'identifica amb la seva fórmula química

ESPAI 1ESPAI 1

4. Substàncies pures i mescles

4.1. Substàncies pures i mescles

4.2. Mescles homogènies i heterogènies

01

ESPAI 1ESPAI 1

4.1. Substàncies pures i mescles

• Les substàncies pures són elements, com el ferro, i compostos, com el sucre, del qual no varien ni la composició ni les propietats.

• Altres substàncies, com l’aigua del mar, la llet o la xocolata, estan formades per diversos elements o compostos en proporcions variables. Aquestes substàncies s’anomenen mescles.

01

ESPAI 1ESPAI 1

4.2. Mescles homogènies i heterogènies

• Algunes mescles, com l’aigua del mar, tenen molts components. Aparentment, aquests components no es poden distingir, ja que es tracta d’una mescla homogènia.

• A la sopa, però, sí que hi distingim a simple vista que està formada per diversos components; es tracta d’una mescla heterogènia.

01

ESPAI 1ESPAI 1

5. Els materials

5.1. Què són els materials?

5.2. Propietats dels materials

5.3. Els nous materials

01

ESPAI 1ESPAI 1

5.1. Què són els materials?

• Les substàncies que serveixen per construir objectes normalment s’anomenen materials.

• Els materials naturals són els que es troben a la natura. S’anomenen també matèries primeres (la fusta, la seda, el cuir, etc) .

• Els materials artificials són aquells que l’ésser humà fabrica a partir dels naturals (paper, vidre, plàstic…).

01

ESPAI 1ESPAI 1

5.2. Propietats dels materials

Algunes de les més característiques són:

• Duresa

• Elasticitat

• Densitat

• Conductivitat tèrmica i aïllament tèrmic

• Impermeabilitat a l’aigua

• Fragilitat i resistència (tenacitat)

• Conductivitat i aïllament elèctric

01

ESPAI 1ESPAI 1

5.3. Els nous materials

• En els darrers anys han adquirit una gran importància certs materials que, a causa de les seves propietats especials, han revolucionat les telecomunicacions, l’alta tecnologia, etc.

• Alguns d’aquests materials són: fibra de carboni, superconductors, semiconductors i fibra de vidre.

01

ESPAI 1ESPAI 1

6. Materials de gran interès

6.1. Els metalls

6.2. Paper i cartró

6.3. Ceràmica

6.4. Vidre

6.5. Plàstics

6.6. Fibres tèxtils

01

ESPAI 1ESPAI 1

6.1. Els metalls

• Els metalls són materials d’ús comú. Sense ells no seria possible transportar l’electricitat, edificar ponts i grans edificis o fabricar cotxes, avions, etc.

• Els metalls s’extreuen dels minerals mitjançant tècniques metal·lúrgiques.

• La majoria dels metalls que utilitzem són aliatges, és a dir, dissolucions d’un element, que pot ser metall o no, en un metall.

01

ESPAI 1ESPAI 1

6.2. Paper i cartró

• El paper i el cartró es fabriquen a partir de la cel·lulosa, que s’obté de la fusta dels arbres.

• El paper reciclat s’obté a partir de paper usat i els processos de fabricació que requereix són menys contaminants.

01

ESPAI 1ESPAI 1

6.3. Ceràmica

• S’anomena ceràmica els objectes modelats amb argila i que després es couen a temperatures molt altes.

• L’argila és una mescla de minerals que forma una massa modelable en afegir-hi una certa quantitat d’aigua.

01

ESPAI 1ESPAI 1

6.4. Vidre

• El vidre és un material sòlid, fràgil i transparent amb què es fabriquen gots, ampolles, taules, lents, etc.

• Es fabrica a partir de l’arena (sílice), a la qual s’afegeixen d’altres productes químics.

• La mescla es fon en forns a uns 1700°C. Després se li dóna forma en estat plàstic (que es pot modelar).

• Els recipients de vidre són molt recomanables per envasar productes alimentaris perquè el vidre no els altera i és durador.

01

ESPAI 1ESPAI 1

6.5. Plàstics

• Els plàstics són productes que s’obtenen a partir de derivats del petroli.

• En escalfar la matèria primera, s’aconsegueix una pasta tova que pren la forma que es desitgi, premsant-la en motlles i després refredant-la.

• Les aplicacions dels plàstics són molt nombroses. Els seus avantatges es troben en el preu, els colors variats, la lleugeresa, la resistència, la impermeabilitat, etc.

01

ESPAI 1ESPAI 1

6.6. Fibres tèxtils

• Les fibres tèxtils són materials que es poden filar, és a dir, posar en forma de fil.

• Amb les fibres es fabriquen molts tipus de teixits.

• Hi ha fibres naturals, com la seda, el cotó i la llana.

• Les fibres artificials, o sintètiques, estan fabricades a partir de derivats del petroli, Són el niló, la lycra, el polièster, etc.

01