Propiedades de la materia

Una sustancia se identifica y distingue de otras por medio de sus propiedades o cualidades físicas yquímicas. Las propiedades son las diversas formas en que impresionan los cuerpos materiales a nuestros sentidos o a los instrumentos de medida. Así podemos diferenciar el agua del alcohol, el hierro del oro, azúcar de la sal, etc.Las propiedades de la materia se clasifican en dos grandes grupos: generales y especificas.
I. Propiedades Generales
Son las propiedades que presenta todo cuerpo material sin excepción y al margen de su estado físico, así tenemos:
* Masa: Es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la Tierra o en otro planeta.

* Volumen: Un cuerpo ocupa un lugar en el espacio
* Peso: Es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los cuerpos. En los lugares donde la fuerza de gravedad es menor, por ejemplo, en una montaña o en la Luna, el peso de los cuerpos disminuye.
* Divisibilidad: Es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de poder dividirse en pedazos más pequeños, hasta llegar a las moléculas y los átomos.
* Porosidad: Como los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan entre sí espacios vacíos llamados poros.
* La inercia: Es una propiedad por la que todos los cuerpos tienden a mantenerse en su estado de reposo o movimiento.
* La impenetrabilidad: Es la imposibilidad de que dos cuerpos distintos ocupen el mismo espacio simultáneamente.
* Lamovilidad: Es la capacidad que tiene un cuerpo de cambiar su posición como consecuencia de su interacción con otros.
* Elasticidad: Propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. Hay cuerpos especiales en los cuales se nota esta propiedad, como en una liga, en la hoja de un cuchillo; en otros, la elasticidad se manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana.

II. Propiedades Especificas
Son las propiedades peculiares que caracterizan a cada sustancia, permiten su diferenciación con otra y su identificación. Entre estas propiedades tenemos: densidad, punto de ebullición, punto de fusión, índice de refracción de luz, dureza, tenacidad, ductibilidad, maleabilidad, solubilidad, reactividad, actividad óptica, energía de ionización, electronegatividad, acidez, basicidad, calor latente de fusión, calor latente de evaporización, etc.
Las propiedades especificas pueden ser químicas o físicas dependiendo si se manifiestan con o sin alteración en su composición interna o molecular.
1. Propiedades Físicas: Una propiedad física es una característica que puede ser estudiada usando los sentidos o algún instrumento específico de medida. Estas se manifiestan básicamente en los procesos físicos como cambios de estado, cambios de temperatura, cambios de presión, etc. sin alterar sucomposición interna o molecular
Ejemplos: densidad, estado físico (solido, liquido, gaseoso), propiedades organolépticas (color, olor, sabor), temperatura de ebullición, punto de fusion, solubilidad, dureza, conductividad eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc.
A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas.
* Propiedades Extensivas: Son las cualidades que nos permiten reconocer a la materia, como la extensión, o la inercia. Son aditivas debido a que dependen de la cantidad de la muestra tomada. Para medirlas definimos magnitudes, como la masa. valor medido de estas propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado y perdido, etc.

* Propiedades Intensivas: Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa no son aditivas y, por lo general, resultan de la composición de dos propiedades extensivas. El ejemplo perfecto lo proporciona la densidad, que relaciona la masa con el volumen. El valor medido de estas propiedades no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, calor latente de fusión, reactividad, energía de ionización, electronegatividad, molécula gramo, átomo gramo, equivalente gramo, etc.

2. Propiedades Químicas Una propiedad química es cualquier propiedad evidente durante una reacción química; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad oestructura química de una sustancia. En otras palabras, las propiedades químicas no se determinan simplemente por ver o tocar la sustancia, la estructura interna debe ser afectada para que sus propiedades hayan sido modificadas. Las propiedades químicas pueden ser contrarrestadas con las propiedades físicas, las cuales pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia. Las Propiedades químicas pueden ser usadas para crear clasificaciones de los elementos químicos.
Ejemplos:

 Afinidad electrónica
 Alcalinidad
 Calor de combustión
 Concentración
 Conductividad molar
 Electronegatividad
 Estado de oxidación
 Fosforescencia
 Punto de inflamabilidad
 Quiralidad (química)

Ejemplos: El Fe se oxida a temperatura ambiental y el Oro no se oxida; el CH4 es combustible y el CCl4 no es combustible; el Sodio reacciona violentamente con el agua fria para formar Hidróxido de Sodio y elCalcio reacciona muy lentamente con el agua para formar Hidróxido de Calcio; el alcohol es inflamable y elH2O no lo es; el acido sulfúrico quema la piel y el acido nítrico no, etc

Medición:

Para realizar mediciones, se han creado sistemas de unidades estándar. Una unidad estándar es una unidad de medida que todo el mundo usa. Entre las unidades estándar del sistema inglés figuran la libra, la yarda y el galón. Éste es el sistema más utilizado en Estados Unidos. |
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Casi todos los demás países y los científicos de todo el mundo emplean unidades estándar del sistema métrico. En estesistema las unidades básicas son potencias de 10. Un metro se divide en 100 centímetros y es un poco más largo que una yarda. |
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Las unidades estándar sirven para medir de diversas maneras. La longitud es el número de unidades que hay en una línea. Para medir la longitud se pueden usar diferentes unidades de medida. |
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El área es la medida del número de unidades cuadradas que ocupan una superficie. Se mide en unidades como el centímetro cuadrado o la pulgada cuadrada. Para hallar el área de un objeto rectangular, se multiplica su largo por su ancho. |
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El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un objeto. Se mide contando el número de unidades cúbicas que caben en él. Para hallar el volumen de un sólido rectangular se multiplica el largo por el ancho y por la altura. También se puede medir el volumen de un líquido. |
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Otro modo de medir la materia es por su peso. La masa y el peso pueden parecer lo mismo, pero no lo son. El peso es la fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre un objeto. Esta fuerza, llamada gravedad, también ocurre entre objetos. El peso se mide con una balanza. |
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La densidad es la cantidad de materia contenida en un espacio dado. Describe lo compacta que está la materia. La densidad es la masa que hay en una cierta unidad de volumen. Se expresa en gramos por centímetro cúbico. El aire caliente de un globo es menos denso que el aire frío del exterior. Esto se debe a que la energía calorífica hace que las partículas del aire dentro del globo se muevancon mayor rapidez y se expandan. Afuera del globo, las partículas de aire son más frías, no se mueven tanto y son más densas. |
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Dependemos diariamente de las unidades estándar. Para hacer compras y para hacer proyectos cotidianamente, debemos ponernos de acuerdo en las unidades de medida que usamos. |

Precisión y exactitud

Términos no intercambiables
Exactitud y precisión son términos que a menudo se utilizan de manera intercambiada, se integran al lenguaje coloquial sin mayor problema y casi siempre como calificativos positivos. No es raro escuchar que un reloj de lujo es un “mecanismo de precisión”. Los aficionados a los superlativos no dudan en producir frases como “de la más alta exactitud”.
Retórica y figuras aparte, en metrología se evitan lo adjetivos y se sustituyen con números,de esta manera no hay instrumentos buenos o malos sino los que cumplen o no con la función para la cual están destinados y esa función está determinada por especificaciones de diseño o proceso.
Exactitud
En términos sencillos, la exactitud de una medición es la concordancia del resultado de la misma comparada con el valor verdadero del objeto que está siendo medido (mensurando). Por ejemplo, si pesamos una masa patrón, calibrada y con trazabilidad, con un valor certificado de 1,0052 g en una balanza analítica y el resultado de la pesada es 1,0047 g, la diferencia entre el valor verdadero y el valor de la medición es de sólo 0,04%. La balanza del ejemplo es un instrumento exacto, con su parámetro de exactitudcuantificado en un porcentaje. Si el resultado de la pesada hubiese sido 1 g el instrumento es menos exacto. La aplicación determina si la exactitud del instrumento es apropiada, un error de 4,9% puede ser inaceptable en un laboratorio farmacéutico pero puede ser aceptable en una balanza de campo utilizada para pesar muestras geológicas o especimenes vivos. Es importante tener en cuenta que la exactitud de un instrumento de medición sólo puede conocerse y cuantificarse con materiales de referencia.
Precisión
La precisión es un término relacionado con la confiabilidad de un instrumento, es decir, si un instrumento proporciona resultados similares cuando se mide un material de referencia de manera repetida, entonces el instrumento es preciso. Por ejemplo, si se mide con un micrómetro un patrón de longitud 10 o 15 veces y la desviación estándar de los resultados de las mediciones es pequeña, digamos, 0,1% del valor central, entonces se puede considerar al instrumento como preciso.
Nuevamente, depende de la aplicación si la precisión de un instrumento es aceptable o no.
 
Clasificación de los errores

Antes de realizar una medición con un grupo de instrumentos dados, es importante determinar qué tipos de errores pueden presentarse, para saber si se está dentro de nuestros requerimientos de exactitud.

El estudio a fondo de la teoría de errores excede los alcances de este artículo y por lo tanto no se efectuará. Si bién no es fácil realizar una clasificación estricta, en los párrafos siguientes sepresentará la clasificación clásica de los errores.
Según la misma, los errores se pueden clasificar en errores groseros, errores sistemáticos y errores aleatorios (al azar).

1 - Errores groseros

Consisten en equivocaciones en las lecturas y registros de los datos. En general se originan en la fatiga del observador, en el error al transcribir los valores medidos a las planillas de los protocolos de ensayos, a la desconexión fortuita de alguna parte del circuito de medición, etcétera.
Estos errores se caracterizan por su gran magnitud, y pueden detectarse fácilmente al comparar varias mediciones de la misma magnitud. Por ello se aconseja siempre realizar al menos 3 (tres) mediciones repetidas.

2 - Errores sistemáticos

Se llaman así porque se repiten sistemáticamente en el mismo valor y sentido en todas las mediciones que se efectúan en iguales condiciones.
Las causas de estos errores están perfectamente determinadas y pueden ser corregidas mediante ecuaciones matemáticas que eliminen el error. En algunos casos pueden emplearse distintos artificios que hacen que la perturbación se autoelimine.
En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de los errores sistemáticos

2.A - Errores de ajuste

Estos errores son debidos a las imperfeciones en el diseño y construcción de los instrumentos. Mediante la calibración durante la construcción, se logra que para determinadas lecturas se haga coincidir las indicaciones del instrumento con valores obtenidoscon un instrumento patrón local.  Sin embargo, por limitaciones técnicas y económicas, no se efectúa ese proceso en todas las divisiones de la escala. Esto origina ciertos desajustes en algunos valores de la escala, que se mantienen constantes a lo largo del tiempo.
Estos errores repetitivos pueden ser medidos en módulo y signo a través del contraste, que es un ensayo consistente en comparar simultáneamente la indicación del instrumento con la indicación de un instrumento patrón de la mas alta calidad metrológica (cuya indicación representa el valor verdadero convencional).

2.B - Errores de método

Los errores de método se originan en el principio de funcionamiento de los instrumentos de medición. Hay que considerar que el hecho de conectar un instrumento en un circuito, siempre origina algún tipo de perturbación en el mismo. Por ejemplo, en los instrumentos analógicos aparecen los errores de consumo, fase, etcétera. Para corregir estos errores deben determinarse las características eléctricas de los instrumentos (resistencia, inductancia y capacidad). En algunos casos es posible el uso de sistemas de compensación, de forma tal de autoeliminar el efecto perturbador. Por ejemplo, en el caso del wattímetro compensado, que posee un arrollamiento auxiliar que contrarresta la medición del consumo propio.

2.C - Errores por efecto de las magnitudes de influencia.

El medio externo en que se instala un instrumento influye en el resultado de la medición. Una causa perturbadora muy común es la temperatura,y en mucha menor medida, la humedad y la presión atmosférica.

La forma de eliminar estos errores es mediante el uso de las ecuaciones físicas correspondientes, que en los instrumentos de precisión, vienen indicadas en la chapa que contiene la escala del mismo. 
En algunos casos, los instrumentos disponen de artificios constructivos que compensan la acción del medio externo. Por ejemplo, la instalación de resortes arrollados en sentidos contrarios, de manera que la dilatación térmica de uno de ellos se contrarresta por la acción opuesta del otro.

Por otra parte, la mejora tecnológica de las aleaciones utilizadas ha reducido mucho los efectos debidos a la acción de la temperatura ambiente.

2.D - Errores por la modalidad del observador 

Cada observador tiene una forma característica de apreciar los fenómenos, y en particular, de efectuar lecturas en las mediciones. Lo curioso que nos muestra la experiencia, es que cada observador repite su modalidad en forma sistemática. De allí que se denomine a esta característica ecuación personal.
Por ejemplo, al medir tiempos un determinado observador registra los mismos con adelanto o retraso con respecto a otro observador.

3 - Errores aleatorios

Es un hecho conocido que al repetir una medición utilizando el mismo proceso de medición (el mismo instrumento, operador, excitación, método, etc.) no se logra el mismo resultado. En este caso, los errores sistemáticos se mantienen constantes, y las diferencias obtenidas se deben a efectos fortuitos,denominados errores aleatorios (mal llamados accidentales). Por ello, una característica general de los errores aleatorios es que no se repiten siempre en el mismo valor y sentido.
En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de los errores aleatorios

3.A - Rozamientos internos

En los instrumentos analógicos se produce una falta de repetitibilidad en la respuesta, debido fundamentalmente a rozamientos internos en el sistema móvil. Asimismo, los falsos contactos también dan lugar a la aparición de este tipo de error.

3.B - Acción externa combinada

Muchas veces la compleja superposición de los efectos de las distintas magnitudes de influencia no permiten el conocimiento exacto de la ley matemática de variación del conjunto, por ser de difícil separación. De esta manera, no puede predecirse el error ni realizarse las correcciones debidas, convirtiéndose en un error aleatorio.

3.C - Errores de apreciación de la indicación

En muchas mediciones, el resultado se obtiene por la observación de un índice (o aguja) en una escala, originándose así errores de apreciación. Estos a su vez tienen dos causas diferentes que pasamos a explicar

3.C.1 - Error de paralaje

Se origina en la falta de perpendicularidad entre el rayo visual del observador y la escala respectiva. Esta incertidumbre se puede reducir con la colocación de un espejo en la parte posterior del índice. Así la perpendicularidad del rayo visual se logrará cuando el observador no vea laimagen del mismo en el espejo.

3.C.2 - Error del límite separador del ojo

El ojo humano normal puede discriminar entre dos posiciones separadas a más de 0,1 mm, cuando se observa desde una distancia de 300 mm. Por lo tanto, si dos puntos están separados a menos de esa distancia no podrá distinguirlos.

La magnitud de este error es típicamente subjetiva, pues hay personas que tienen una visión mejor o peor que la normal. Para disminuir este tipo de error se puede recurrir al uso de lentes de aumento en las lecturas.

3.D - Errores de truncamiento

En los instrumentos provistos con una indicación digital, la representación de la magnitud medida está limitada a un número reducido de dígitos. Por lo tanto, en tales instrumentos no pueden apreciarse unidades menores que la del último dígito del visor (o display), lo que da lugar a un error por el truncamiento de los valores no representados. 
La magnitud máxima de este tipo de error dependerá del tipo de redondeo que tenga el instrumento digital, siendo el 50 % del valor del último dígito representado para el caso de redondeo simétrico y el 100 % para el caso del redondeo asimétrico

Bibliografía:

https://www.paginadigital.com.ar/articulos/2002rest/2002terc/tecnologia/sica100.html

https://www.upaep.cesat.com.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=28:exactitud-y-precision&catid=11:metrologia&Itemid=14

https://www.fullquimica.com/2010/09/propiedades-de-la-materia.html

https://www.angelfire.com/hi/odeon/QuimicaBasica_123.PDF