1. La Física y la Química

La física es la ciencia que estudia los fenómenos físicos, es decir, aquellos cambios en los cuerpos materiales por los que las sustancias no se transforman en otras nuevas. La química es la ciencia que estudia los fenómenos químicos, es decir, las transformaciones que pueden experimentar las sustancias, así como su composición, estructura y propiedades.

1.1 Magnitudes Físicas y Errores de Medida

Una magnitud física es toda propiedad de los cuerpos que puede ser medida. Al realizar mediciones, es importante tener en cuenta los posibles errores:

• Error de resolución: Los instrumentos de medida no ofrecen resultados exactos. Por muy bien que se efectúe la medida, siempre tienen una limitación inherente que provoca un error.
• Error accidental o aleatorio: Se comete por accidente o casualidad. Estos errores ocasionan unas veces desviaciones por exceso y otras por defecto. Además, son inevitables.
• Error sistemático: Se debe a un error en el aparato de medida o a un uso inapropiado de él. Otro error típico es el error de paralaje, que se comete, por ejemplo, al medir el nivel de un líquido si la visual no está paralela a la superficie de éste. Estos errores son siempre por exceso o siempre por defecto. Una vez detectados, pueden evitarse.

Para cuantificar los errores, se utilizan los siguientes conceptos:

• Error absoluto: Es la diferencia, en valor absoluto, entre el valor obtenido en la medición y el valor verdadero o exacto de la medida. Se expresa en las mismas unidades que la magnitud medida.
• Error relativo: Es el cociente entre el error absoluto y el valor verdadero o exacto de la medida. No tiene dimensiones y expresa el error que se comete por cada unidad de la magnitud medida.
• Resolución o sensibilidad: Es la mínima variación de la magnitud medida que detecta el aparato.
• Precisión: Es el grado de aproximación entre una serie de medidas de la misma magnitud obtenidas de igual manera.
• Exactitud: Es el grado de aproximación entre el valor obtenido y su valor exacto. Una medida es tanto más exacta cuanto menor es su error absoluto.

2. El Método Científico

El método científico es un proceso sistemático para la adquisición de conocimiento. Sus etapas son:

1. Observación: Consiste en examinar atentamente los hechos y fenómenos que tienen lugar en la naturaleza y que pueden ser percibidos por los sentidos.
2. Formulación de hipótesis: Consiste en elaborar una explicación provisional de los hechos observados y de sus posibles causas.
3. Experimentación: Consiste en reproducir y observar varias veces el hecho o fenómeno que se quiere estudiar, modificando las circunstancias que se consideren convenientes.
4. Extracción de conclusiones: Consiste en la interpretación de los hechos observados de acuerdo con los datos experimentales.
5. Comunicación de resultados: Cuando un científico enuncia o perfecciona una ley, o constata un hecho experimental, da a conocer su trabajo mediante un informe científico. Este informe debe incluir todas las etapas del trabajo científico.

3. Estados de Agregación de la Materia

La materia se presenta en tres estados de agregación principales: sólido, líquido y gaseoso.

3.1 Estado Sólido

• Son rígidos y difíciles de comprimir.
• Tienen volumen constante.
• Su forma es constante: no varía al cambiarlos de recipiente.
• Su densidad suele ser grande.
• No se mezclan con otros sólidos al ponerlos en contacto.

3.2 Estado Líquido

• No son rígidos.
• No son fáciles de comprimir.
• Tienen volumen constante.
• Tienen forma variable: adoptan la forma del recipiente que los contiene.
• Su densidad suele ser grande.
• Suelen mezclarse fácilmente unos líquidos con otros.

3.3 Estado Gaseoso

• Los gases se expanden y se comprimen fácilmente.
• Tienen volumen variable.
• Tienen forma variable: adoptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene.
• Su densidad es muy pequeña.
• Se mezclan fácilmente unos gases con otros.

4. Modelo Cinético Molecular

El modelo cinético molecular explica el comportamiento de la materia en sus diferentes estados. Sus postulados fundamentales son:

1. La materia es discontinua, es decir, está formada por un gran número de pequeñas partículas materiales separadas entre sí.
2. Estas partículas se encuentran en constante movimiento, que aumenta si se eleva la temperatura.
3. Entre las partículas hay fuerzas atractivas o de cohesión cuya intensidad disminuye conforme aumenta la distancia entre ellas.

4.1 Leyes de los Gases

• Ley de Boyle y Mariotte: A temperatura constante, el producto de la presión que se ejerce sobre una cantidad de gas por el volumen que éste ocupa es constante.
• Ley de Charles y Gay Lussac: A presión constante, el volumen que ocupa una cantidad de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.

5. Cambios de Estado

• Fusión: Es el paso de sólido a líquido.
• Solidificación: Es el paso de líquido a sólido.
• Vaporización: Es el paso de líquido a gaseoso.
• Condensación: Es el paso de gaseoso a líquido.
• Sublimación: Es el paso directo del estado sólido al gaseoso.
• Sublimación inversa: Es el paso directo del estado gaseoso al sólido.

6. Clasificación de la Materia

La materia se puede clasificar según diferentes criterios:

• Según su uniformidad:
  • Heterogénea
  • Homogénea
• Según su composición sea variable o fija:
  • Disoluciones
  • Sustancias puras
• Según puedan descomponerse:
  • Compuestos
  • Elementos

7. Técnicas de Separación de Mezclas

• Mezclas heterogéneas:
  • Filtración
  • Decantación
• Mezclas homogéneas:
  • Destilación
  • Cristalización

8. Disoluciones

Una disolución es una mezcla homogénea de composición variable.

• Soluto: Es la sustancia que se disuelve y es el componente que se encuentra en menor cantidad.
• Disolvente: Es la sustancia que disuelve al soluto y es el componente que se encuentra en mayor cantidad.