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COLEGIO DE BACHILLERES

QUMIC I

FASCCULO 3. MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS

Autores: Alejandro Bello MoralesMara de Lourdes Castro Buenda.Jos Guadalupe Monroy.Felipe Huerta Orea.

Felipe de Jess Mndez Brito.Javier Nuez Chvez.M. Sergio Ros Carbajal.Roco L. Rivera Garca.



2

Colaboradores Rosa Martha Chvez Maldonado. Amalia Espaa Zamudio. Sara Mara Teresa Reyes Arana.

Asesora Pedaggica Alejandro Gonzlez Villeda.

Revisin de Contenido Gabriel Roca Nio. Genaro Cisneros Vargas. Javier Zaldivar Gonzlez. M. Sergio Ros Carbajal.

Diseo Editorial Leonel Bello Cuevas. Javier Daro Cruz Ortiz.

C O LE G IO D E

B A C H ILLE R E S



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INTRODUCCIN 5

CAPTULO 1. MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS 7

PROPSITO 9

1.1 SISTEMAS HOMOGNEOS Y HETEROGNEOS

1.1.1 Mezclas1.1.2 Dispersiones

1.2 SOLUCIONES

1.2.1 Concentracin1.2.2 Porcentaje en Masa1.2.3 Porcentaje en Volumen1.2.4 Molaridad1.2.5 Separacin de Constituyentes de Mezclas

1.3 CONCEPTO DE ELEMENTO

1.4 COMPUESTOS

RECAPITULACINACTIVIDADES INTEGRALESAUTOEVALUACIN

11

1313

26

2727293034

58

66

67

68

75

N D I C E



4

CAPTULO 2. CLASIFICACIN DE LOS ELEMENTOS 81

PROPSITO

2.1 CARACTERIZACIN DE LOS ELEMENTOS

2.1.1 Propiedades Fsicas2.1.2 Propiedades Qumicas2.1.3 Divisin de los Elementos2.1.4 Alotropa

2.2 CLASIFICACIN DE LOS ELEMENTOS

2.2.1 Las ideas bsicas de Mendeleieva) Cuerpo simple-molcula y elemento-tomob) Las valencias de los elementos

c) Similitud y diferencia

2.3 LA TABLA PERIDICA

2.3.1 Metales y no metales

2.4 LOS PRINCIPALES GRUPOS O FAMILIAS

2.4.1 Metales Alcalinos2.4.2 Metales Alcalinotrreos2.4.3 Halgenos2.4.4 Aplicaciones de la Tabla Peridica

2.5 METALES Y NO METALES MS IMPORTANTES

RECAPITULACINACTIVIDADES INTEGRALESAUTOEVALUACIN

83

85

86868688

96

999999

100

103

104

111

111113115116

119

140

141

145

RECAPITULACIN GENERAL 147

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIN 148

AUTOEVALUACIN 150

GLOSARIO 152

BIBLIOGRAFA CONSULTADA 156



5

Sin lugar a duda, en todo lo que va de nuestra vida hemos tenido contacto con algn tipode mezcla y/o sustancias, tales como el aire que respiramos, los refrescos, etc.

Por lo tanto, en este fascculo identificars qu es un elemento y sus diferentesclasificaciones, a partir de la caracterizacin de las mezclas y de las sustancias puras;esto te servir para poder explicar la estructura de la materia.

El fascculo que lleva como nombre MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS sedivide en dos captulos:

Dentro del primer captulo abordaremos las propiedades ms importantes de lossistemas de dispersin. Posteriormente te daremos a conocer los elementos necesariospara poder calcular en una concentracin: porcentaje de masa, porcentaje de volumen yconcentracin molar. Por otro lado, identificars diferentes mtodos para separarmezclas. Como tercer aspecto, haremos un recorrido histrico sobre el concepto deElemento. Por ltimo, nos enfocaremos a la clasificacin de los compuestos (binarios yterciarios).

En el segundo captulo se revisarn algunas propiedades de los elementos con el fin decaracterizarlos y se realizar un recorrido histrico por las diferentes clasificacioneshasta llegar a las tablas peridicas de uso comn, ya que por medio de su estudio sepuede establecer una forma sistemtica del conocimiento de las propiedades de loselementos, su divisin en metales y no metales, su comportamiento qumico y lanomenclatura de los compuestos que forman.

I N T R O D U C C I N



7

MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS

1.1 SISTEMAS HOMOGNEOS Y HETEROGNEOS.

1.1.1 Mezclas.

1.1.2 Dispersiones.

1.2 SOLUCIONES

1.2.1 Concentracin.

1.2.2 Porcentaje en Masa.

1.2.3 Porcentaje en Volumen.

1.2.4 Molaridad.

1.2.5 Separacin de Constituyentes de Mezclas.


1.4 COMPUESTOS

C A P T U L O 1



9

El presente fascculo tiene como finalidad darte a conocer las caractersticas deMezclas, Compuestos y Elementos; para que observes que en nuestra vida diaria

interactuamos con un gran nmero de estos elementos y que en casos excepcionaleshay sustancias puras, por ello es importante:

QU:Conozcas la importancia de Mezclas, Compuestos y Elementos.

A TRAVS DE: Los distintos mtodos de separacin de las mezclas y con ellodeterminar qu compuestos y elementos lo constituyen, as como las caractersticas deelementos y compuestos qumicos.

PARA QU:Adquieras conocimientos que te lleven a comprender que en tu vida diariaexisten mezclas y compuestos que te rodean y muy pocos son sustancias puras.

P R O P S I T O


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CAPTULO 1. MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS

1.1 SISTEMAS HOMOGNEOS Y HETEROGNEOS

En Qumica de denomina sistema a una porcin del Universo que se aisla para suestudio, sistemas que pueden ser homogneos y heterogneos.

Un sistema homogneo es aqul que posee idnticas propiedades fsicas en toda suextensin debido a que sus constituyentes, por su composicin y estructura interna, seencuentran uniformemente mezclados entre s. Por lo tanto, no se distinguen superficiesde separacin, fases o entrecaras entre sus constituyentes; por ejemplo: el aire, elalcohol mezclado con agua o una porcin de sal disuelta en agua.

Figura 1. Sistema homogneo.

agua

alcohol



12

Un sistema heterogneo es aqul que no es uniforme por completo, ya que presentaporciones con ciertas propiedades fsicas distintas, porciones limitadas por fases oentrecaras que difieren por su composicin y estructura interna; por ejemplo: lodo,conjunto agua-aceite, nube de polvo, mezcla de hierro, arena, agua y hielo.

Figura 2.Sistemas heterogneos

Una porcin fsicamente distinta de materia que es uniforme en su composicin ypropiedades se llama fase.

Los materiales homogneos consisten en una sola fase.

Los materiales heterogneos consisten en ms de una fase.

Figura 3.Separacin de fases en un sistema heterogneo.

Nota.Debe observarse que en determinados casos no es fcil descubrir la naturaleza

homognea o heterognea de un sistema o de un cuerpo. Para que un sistema seacalificado como heterogneo no es necesario que sus constituyentes tengan distintacomposicin qumica. As, un sistema de agua lquida y pedazos de hielo se consideraheterogneo, a pesar de que el agua y el hielo tienen la misma composicin qumica.

Fase 1

Fase 2Agua

Aceite



13

En ciertos casos, para observar la verdadera naturaleza homognea o heterognea senecesita recurrir a medios auxiliares de observacin, como las lupas y el microscopio;por ejemplo, en el examen de las finsimas partculas de arcilla en el agua turbia.

1.1.1 MEZCLAS

Mezclaes un cuerpo heterogneo resultado de la unin fsica de dos o ms sustanciaspuras (elementos o compuestos), que al hacerlo conservan sus propiedadesindividuales. La composicin de las mezclas es variable y sus constituyentes se puedenseparar fcilmente por medios fsicos.

Los alimentos y muchos vestidos que utiliza el hombre, as como el aire que respira, susangre misma y sus huesos son mezclas, en las que ninguno de sus componentes estunido atmicamente para formar una sustancia nueva. El aire, por ejemplo, se componeprincipalmente de nitrgeno y oxgeno; pero cada gas conserva sus caractersticas

independientes y, con equipo adecuado, se pueden separar de la mezcla medianteprocesos puramente fsicos.

1.1.2 DISPERSIONES

Si en un sistema heterogneo los componentes se encuentran bien mezclados, se diceque tiene una dispersin, puesto que un componente se encuentra disperso en el senode otro. Se ha establecido que el componente que se encuentra en menor cantidad, sedenomine dispersadoy el que se encuentra en mayor proporcin se llame dispersante.

La principal diferencia entre las diversas dispersiones es el tamao de las partculas dela fase dispersa.

En una solucin, las partculas son aproximadamente del tamao de las molculas delsoluto, es decir, del orden 1 x 10-7cm.

Como se observa, no existe frontera precisa entre suspensin coloide y solucin. Ladiferencia entre las dispersiones no reside slo en el tamao de las partculas dispersas,aunque sea el carcter principal, sino tambin en las propiedades especiales de dichasdispersiones. A continuacin en la tabla 1, podrs observar las diferentes propiedadesde stas.

Dispersiones

Heterogneasdos fases

Homogneasuna fase

agregadossuspensionescoloides

soluciones



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Tabla 1. Propiedades de las dispersiones

Dispersin Dos fases Una fase

Propiedad Suspensin Coloide Solucin

Tamao (cm) Mayor de 2 x 10-5 Entre 10-7y 10-5 Menor de 10-7

Visibilidad A simple vista, o conun microscopio

Conultramicroscopio

No visible

Sedimentacin Rpida Lenta Nula

Posibilidad deabsorcin

Muy pequea Muy grande No hay

Movilidadninguna

Ninguna Browniana Molecular o inica

Filtracin Con papel filtro Con membranas

semipermeablesEfectos sobrepropiedadescoligativas

Ninguno Ligero Grande

EfectoTyndall

Ninguno Existe Ninguno

Color Muy oscuro Intermedio Translcido

Cargaelctrica

Ninguna Alguna carga Molculas no,iones s

reasuperficial

Muy pequea Grande Muy grande

Los agregados son sistemas de dispersin heterognea en los cuales las fases seencuentran asociadas y se distinguen a simple vista; as tenemos al granito y el mrmolcomo ejemplos. Este tipo de dispersiones, cuyas partculas son mayores de 2x10 -4cm,se consideran mezclas.

Hay muchas clases de sustancias que no se disuelven por completo en el mediodispersante, tal es el caso de las emulsiones y las suspensiones, mezclas que con elpaso del tiempo terminan por mostrar una separacin entre las fases dispersa ydispersora; se deposita o sobrenada finalmente la primera (formacin de precipitados).

Si agitamos una mezcla de agua, arena y cemento, obtenemos una mezcla turbia; si sepone en reposo se asientan los materiales slidos. A este tipo de mezclas se les llamasuspensiones,siendo las ms comunes: leche de magnesia, agua turbia, chocolate enagua, crema de elote, pigmento de las pinturas, las tolvaneras, lechada de cal, etctera.



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Las emulsionesse obtienen por mezcla y agitacin prolongada de lquidos no misciblesentre s, como el agua y el aceite, elementos que al dejarlos en reposo acaban porsepararse en dos capas. Una emulsinse define como toda dispersin formada pordos sustancias lquidas no miscibles, una de las cuales se halla dispersa en la otra

en forma de gotas pequesimas, de 10-4

a 10-5

cm. Emulsiones conocidas son: leche,mayonesa, crema, mantequilla, aderezos para ensaladas, insecticidas con base enpetrleo, aceite de hgado de bacalao, etctera.

La separacin de emulsiones tiene mucho uso en la industria; por ejemplo, en laseparacin de la mantequilla de la leche, la del petrleo y el agua en los pozospetroleros, en la industria de lavado al separar la grasa y la suciedad de la ropa,etctera.

Cuando se quiere que una mezcla conserve su estado de emulsin se utilizan agentesemulsionantes, como, la yema de huevo, emulsionante de muchas salsas semilquidas.Otros agentes emulsionantes son las soluciones jabonosas y detergentes, que hacenque la grasa y el agua se emulsionen, lo que permite la limpieza de trastos y ropa.

Coloide del griegoKolla cola y eidos semejante, que significa especie de cola, yaque primero se aplic a sustancias tales como cola de pegar, gelatina, jaleas, albminas,engrudo de almidn y otros compuestos orgnicos integrales de los seres vivos. Loscoloides son muy importantes en la industria, como por ejemplo, en el comportamientode los plsticos; el hule, las pinturas, el cemento, la cermica, los detergentes y losaerosoles se relacionan tambin de alguna manera con los coloides.

Los coloides son dispersiones heterogneas de dos fases intermedias entresoluciones y precipitados, con partculas dispersas de tamao comprendido entre 10-4

y 10-7cm, no sedimentables por la gravedad, dotadas de movimiento browniano1, quepresentan el fenmeno de Tyndall2, con fases no separables por mtodos mecnicosordinarios.

Las soluciones coloidales son opalescentes (semitransparentes), en las cuales laspartculas de los coloides (micelas) tienen mayor tamao que las molculas o iones queforman las disoluciones; sin embargo, no son tan grandes como para agruparsefirmemente, cosa que ocurre en una suspensin.

Las partculas dispersas de los coloides son tan grandes que cabe preguntarse por quno se precipitan (sedimentan) inmediatamente en la solucin?, aunque se hadescubierto que cada partcula individual (micela) est dotada de movimientozigzagueante browniano, mediante el cual las partculas coloidales se mantienen ensuspensin. Adems, las partculas coloidales son aptas para dispersar la luz, de talmanera, que en su interior se puede ver la trayectoria brillante de la luz, lo que lasdistingue de una solucin verdadera que no desva los rayos luminosos, fenmeno quese conoce como efecto Tyndall.

1En honor de Robert Brown (1773-1858), quien descubri este tipo de movimiento al estudiar los orgnos de polensuspendidos en el agua.

2En honor de John Tyndall (1829-1893), quien fuera el primero en observarlo.



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Figura 4. Efecto Tyndall.

La importancia de los coloides radica en que todos los sistemas biolgicos soncoloidales en cierta medida. Se sabe que la clula viva depende de partculas coloidalesen el protoplasma (solucin coloidal como lo son la sangre y otros fluidos en elorganismo) para realizar sus funciones qumicas de crecimiento y metabolismo.

Una de las funciones de la clula consiste en separar suspensiones mediante el procesode dilisis, el cual es de gran utilidad pues separa nuevos materiales suspendidos. Conmembranas de tipo adecuado es factible la separacin entre dos materialessuspendidos, dado que se aprovecha la diferencia de tamao de sus partculas.

Completa la siguiente tabla con la informacin que se te pide: explica cada uno de losconceptos y ejemplifcalos.

MEZCLA CARACTERSTICAS EJEMPLO

Solucin

Agregados

Suspensiones

Emulsiones

Coloides

ACTIVIDAD DE REGULACIN



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CARACTERSTICAS DE SOLUCIONES, SUSPENSIONES Y COLOIDES(OBLIGATORIA).

Objetivo

Mediante una actividad experimental el estudiante identificar las caractersticas de lassoluciones, las suspensiones y los coloides por medio de su apariencia.

Material Sustancias

8 vasos de precipitados de 100 mL 3 vidrios de reloj 1 mechero de Bunsen1 tripi 1 agitador de vidrio

agua horchata mayonesapintura de aceite alcohol

sal comn (NaCl)crema de lechegelatina en polvo arcilla

Procedimiento experimental

Numera cada uno de los vasos de precipitados y en cada uno coloca la sustancia que lecorresponda, apyate en la tabla 2.

Tabla 2.

VASONo.

SUSTANCIAS

1

2

3

4

5

6

7

8

Agua y sal comn, agitar hasta disolucin total

Agua y horchata, agitar hasta disolucin total

Crema de leche

Mayonesa

Gelatina en polvo y agua caliente, agitar hasta su total disolucin

Alcohol y agua, agitar

Arcilla y agua, agitar

Pintura de aceite, agitar

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 1



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Ahora te presentamos la tabla 3, as como una secuencia de ilustraciones delprocedimiento experimental. Apyate en stas para realizar la prctica.

Tabla 3.Comparacin de las propiedades de las soluciones, de las suspensiones y delos coloides

Soluciones Suspensiones Coloides

No se sedimentan Pasan a travs de

papel filtro ordinario. Pasan a travs de una

membrana. No dispersan la luz.

Se sedimentan enreposo.

Se separan mediantepapel filtro ordinario.

Se separan medianteuna membrana.

Dispersan la luz.

No se sedimentan. Pasan a travs de papel

filtro ordinario. Se separan mediante

una membrana. Dispersan la luz.

Figura 5

1) agua - sal comn

Agua Sal Agua Horchata

Crema Mayonesa

Agua caliente

Gelatina en polvo

Agua y Alcohol

Agua

Arcilla

Pintura de aceite

2) agua - horchata

3) 4)

5) 6)

7) 8)



19

Registro de Observaciones

Hiptesis

Con base en la tabla 1 realiza lo siguiente:

Clasifica como agregados, soluciones, suspensiones y coloides cada una de lasmuestras experimentales.

1. 2.3. 4.5. 6.7. 8.

Conclusin



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CARACTERSTICAS DE DISOLUCIONES, SUSPENSIONES Y COLOIDES

Objetivo

Identificar las caractersticas de diferentes sustancias de uso cotidiano, mediante laobservacin de su comportamiento para clasificarlas en disoluciones, coloides osuspensiones.

Cuestionario de conceptos antecedentes

1) Qu caractersticas presentan las disoluciones?._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) Escribe tres caractersticas de los coloides._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3) Cules son las caractersticas de las suspensiones?._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4) Qu es el efecto Tyndall?._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5) Qu dispersiones presentan movimiento browniano?._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________




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Hiptesis

Elabora tu hiptesis a partir de la siguiente pregunta:

De acuerdo a las caractersticas de las disoluciones, los coloides y las suspensiones,Cmo se clasificarn las sustancias?.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Qu necesitas?

Materiales Sustancias *

10 Vasos de precipitados de 100 mL

3 Vidrios de reloj

1 Mechero de Bunsen

1 Soporte universal

4 Agitadores de vidrio

1 Tela de alambre con asbesto

1 Embudo de tallo corto

8 Tramos de papel filtro

1 Lmpara de pilas

1 Anillo metlico

300 mL de agua

35 mL de jarabe de horchata

5 g de sal (cloruro de sodio)

50 g de crema de leche

50 g de mayonesa

10 g de gelatina en polvo

35 mL de alcohol (etanol)

15 g de arcilla

70 mL de pintura de aceite

* Las cantidades pueden ser aproximadas ya que la actividad es cualitativa.

Prevencin y seguridad

Las indicadas para el trabajo con material de vidrio y mechero de gas.

Etanol.- Lquido incoloro, muy voltil, inflamable, de olor agradable y poco txico poringestin.



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Cmo hacerlo?

Numera los vasos del 1 al 8 y coloca las sustancias en ellos como se indica.

Figura 6

PrecaucinRecuerda que el alcohol es inflamable no lo acerques al mechero encendido.

Deja en reposo unos 5 minutos los vasos de precipitados, con las sustancias y observacuales sedimentan. Registra tus observaciones.

50 ml de agua y5g de cloruro de sodio

50g de crema

50 ml de aguacaliente y 10g degelatina en polvo

50 ml de agua y15g de arcilla

50 ml de agua y35 ml de jarabede horchata

50g de mayonesa

50 ml de agua y35 ml de alcohol

70 ml de pinturade aceite



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Has incidir la luz de la lmpara en cada uno de los vasos que contienen las sustancias,como lo muestra la imagen y anota tus observaciones.

Figura 7

Finalmente filtra cada una de las mezclas y registra el resultado.

Eliminacin de desechos.

Las siguientes sustancias las debes desechar por la tarja con suficiente agua:

- Horchata - Crema- Sal - Mayonesa- Etanol - Gelatina

Los papeles filtro los debes tirar en el cesto para basura y el contenido de la arcilla,colcalo en el recipiente que te indique el responsable del laboratorio.

La pintura depostala en otro recipiente, el cual deber indicarte el responsable dellaboratorio, para eliminar adecuadamente los desechos y as no contaminar.



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Registro de observaciones

Registra en la siguiente tabla tus observaciones.

No. de vaso Sedimentan S/NO Presentan efectoTyndall S/NO

Se separan porfiltracin S/NO

12345678

Cuestionario de reflexinDe acuerdo a las caractersticas observadas en cada mezcla, clasifcalas endisoluciones, coloides o suspensiones. Utiliza la siguiente tabla.

DISOLUCIONES COLOIDES SUSPENSIONES

Conclusiones

Contrasta tu hiptesis con la clasificacin a la que llegaste y elabora tus conclusiones.



25

Hasta este momento ya conoces:

EXPLICACIN INTEGRADORA

SISTEMAS

HOMOGNEOS HETEROGNEOS

UNA FASE

SOLUCIONES

MS DEUNA FASE

MEZCLAS

DISPERSIN

AGREGADO COLOIDESUSPENSIN

se dividen se dividen

como

dependiendode la

clasifican en

son son

en en

DISPERSIN

por su

son

pueden ser

se



26

1.2 SOLUCIONES

Las soluciones son dispersiones homogneas en donde el medio dispersante, llamadodisolvente, y el disperso, llamado soluto, forman una sola fase. El soluto y el disolvente,

en una solucin existen como molculas o como iones; en consecuencia, el soluto nopuede observarse ni con el ultramicroscopio. Se puede decir que la dispersin estransparente.

Las soluciones se clasifican de acuerdo con su estado fsico en: gaseosas, lquidas yslidas. Un ejemplo de solucin gas-gas es el aire; una solucin lquida se obtiene, conalcohol en agua, el vinagre, el tequila, etc., y solucin slida podra ser una aleacinmetlica como el latn, el bronce, el oro de 14 quilates, etctera.

Las soluciones lquidas son las ms comunes y probablemente las ms elementalespara la Qumica, debido a que el agua es el disolvente ms importante; sin embargo,existen otros lquidos como la gasolina, el ter, el alcohol, el benceno, el tetracloruro decarbono y el tolueno, que tambin se utilizan como disolventes.

Como ya se ha dicho, toda solucin est formada de dos componentes: el soluto y eldisolvente.

El soluto es la sustancia que dentro de una solucin se encuentra presente en menorproporcin.

El disolvente es la sustancia ms abundante dentro de una solucin.

Solvente (mayor cantidad)

Soluto (menor cantidad)

Solucin

Figura 8. Representacin de una solucin.



27

1.2.1 CONCENTRACIN

Una caracterstica de gran importancia en una solucin es su concentracin. sta es la

relacin entre la cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de disolvente, porejemplo:

Si la cantidad de soluto es relativamente baja, se tendr una solucin diluida.

Si la cantidad de soluto es relativamente alta, se tendr una solucin concentrada.

Si se tiene disuelta la mxima cantidad de soluto se tendr una solucin saturada.

Si la cantidad de soluto est en exceso, se tendr una solucin sobresaturada (puedeocurrir en condiciones muy especiales de equilibrios metaestables).

La terminologa anterior es vaga y arbitraria, por lo cual al ser variable la composicin de

una solucin, es necesario especificar de manera numrica la concentracin del soluto.As, la concentracin llegar a expresarse entre otras formas en: porcentaje de masa,porcentaje de volumen y concentracin molar.

Tabla 4.Algunas formas de expresar la concentracin

Concentracin Frmula Unidades Observaciones

Porcentajeen masa

% P =a x

b

100

La masa de la disolucin(b) debe estar en gramos.

Porcentaje envolumen

% Pv =v x

V

100

Debe tenerse en cuenta ladensidad y concentracindel soluto.

Molaridad M =W

PM x V

mol

litro

El volumen debe estarexpresado en litros.

1.2.2 PORCENTAJE EN MASA

El porcentaje en masa se refiere a la relacin que hay entre 100 veces la masa delsoluto dividido entre la masa total de la solucin.

Una solucin alcohlica al 2% en masa de yodo est compuesta de 2 g de yodopor cada 98 g de alcohol.

Una solucin acuosa al 10% en masa de sal contiene 10 g de sal por cada 90 gde agua.



28

Para calcular el porcentaje de masa se utiliza la frmula:

donde:

% P = porcentaje de masa a = masa de soluto b = masa total de solucin

Ejemplo 1

Una solucin tiene una masa total de 200 g y contiene 30 g de NaOH. Cul es el

porcentaje en masa de NaOH?

% P =a x 100

b

30 g x 100

200 g

= 15%

Ejemplo 2

Se mezclan 55 g de AgNO3 con agua y se obtiene una masa de solucin de 240 g.Calcular el porcentaje en masa del nitrato de plata.

% P =a x 100

b

55 g x 100

240 g

= 22.9 %

Ejemplo 3

Una solucin contiene 28% de NaCI y su masa total es de 310 g. Cul es la masa delsoluto?

% P =a x 100

ba

p x b

100

28 x 310 g

100 = 86.8 g.

% P = a xb100



29

1.2.3 PORCENTAJE EN VOLUMEN

El porcentaje en volumen de una solucin es el nmero de mililitros del soluto que seencuentra en 100mL de disolucin.

Una solucin acuosa al 15% en volumen de alcohol contiene 15 mL de alcoholpor cada 85 mL de agua.

Una solucin acuosa al 25% en volumen de HCI concentrado, contiene 25 mL deHCI acuoso y 75 mL de agua.

Para calcular el porcentaje en volumen se utiliza la frmula:

donde:

% Pv = por ciento en volumen Vs = volumen del soluto

Vsol = volumen total de la solucin.

Ejemplo 1

Si mezclamos 30 mL de alcohol y 25 mL de ter. Al calcular el porciento de volumen deambos componentes de la mezcla, obtendremos:

% Pv =Vs x 100

Vsol

30 mL x 100

55 mL = 54.54% (para el alcohol)

% Pv =Vs x 100

Vsol

25 mL x 100

55 mL = 45.45% (para el ter)

% Pv =Vs x 100

Vsol



30

Ejemplo 2

Si mezclamos 40 mL de benzol, 50 mL de alcohol y 70 de ter. Al calcular el porcentajede los tres compuestos de la mezcla, obtendremos:

% Pv =40 mL x 100

160 mL= 25% (de benzol)

% Pv =50 mL x 100

160 mL= 31.25% (de alcohol)

% Pv =70 mL x 100

160 mL= 43.75% (de ter)

Ejemplo 3

Si se diluyen 80 mL de alcohol en un litro de agua. El porcentaje de alcohol queobtendremos en la mezcla es de:

Pv =Vs x 100

Vsol

80 mL x 100

1080 mL = 7.4% (para el alcohol)

1.2.4 MOLARIDAD

Una solucin molar es aqulla que tiene una mol de soluto por litro de solucin. Sesimboliza con la letra C. solucin

Concentracin molar =moles de soluto

volumen de solucin

Nota. Cse utiliza para concentracin molar como variable fsica.

En el fascculo 1 se trat el concepto de mol, veamos que para calcular el nmero de

moles se empleaba, n = m/PM, valor que se sustituye en la ecuacin de la concentracinmolar.

C =n

V

m PM

V

/=

C =n

V

m

PM x V



31

Nota.En este fascculo se utiliza M como masa molar y m (masa) en lugar de w (weight).Ejemplo 1

Cul es la concentracin molar de una solucin que contiene 34 g de AgCl en unvolumen total de 400 mL?.

Datos: Frmula

m = 34 g C =m

PMxV

PM de AgCl = 143.5 g/mol C =34 g

143.5 g / mol x 0.4 L

= 0.592

mol

L 0.592M.

V = 400 mL = 0.4 L

Nota.La unidad mol/L se acostumbra expresar como M, que se lee molar.

Ejemplo 2

Se disuelven 180 g de KBr en agua, se obtiene 1 400 mL de solucin. Cul ser laconcentracin molar de la mezcla?.

Datos: Frmula

m = 180 g C =m

PM x V

PM de KBr = 119 g/mol C =180 g

119 g / mol x 1.4L 1.08

mol

L

1.08 M

V = 1400 mL = 1.4 L



32

Ejemplo 3

Cuntos gramos de K2CrO4deben disolverse a 250 mL para obtener una solucin 0.35

molar?.

Datos:

m = ?

PM de K2CrO4 = 194 g/mol

V = 250 mL = 0.25 L

C = 0.35 mol/L

Frmula

C =m

PM x V

Despeja:

m = C PM V

m = 0.35 mol/L x 194 g/mol x 0.25 L

m = 16.97 g

Ejemplo 4

Calcular los gramos de soluto para preparar 1.5 L de solucin de KMnO4y C de 0.04 M.

Datos

PM de KMnO4= 150 g/molV = 1.5 LC = 0.04 mol/Lm = ?

Frmula

C =m

PM x V

m = C x PM x V

m = 0.04 mol/L x 150 g/mol x 1.5 L

m = 9 g

Despeja:

m = C PM V

m = 9.48 g



33

1. De las siguientes caractersticas, anota en los renglones correspondientes qu casoscorresponden a una solucin y cules a un coloide.

Sustancia opalescente _____________________________________

El soluto atraviesa los filtros. _____________________________________

Las partculas no son sedimentables. _____________________________________

Es transparente. ____________________________________

Se produce el movimiento browniano. ____________________________________

2. Cul es el porcentaje en masa de cido ctrico en una solucin, cuya masa total esde 4.5 kg y que contiene 750 g de cido ctrico (C6H8O7) ?.

% P = _______________________________________________________________

3. Calcula la concentracin molar del soluto en las siguientes cuestiones:

a) 95 g de K2CO3en 600 ml de solucin. C = _______________________________________________________________________________________________

b) 120 g de C2H6O en 2.4 L de solucin. C = ________________________________________________________________________________________________

c) 64 g de Na2SO4en 500 cm 3 de solucin. C = ________________________________________________________________________________________________

4. Qu volumen de agua se debe aadir a 500 mL de alcohol para que la solucinresultante tenga un 40% en volumen de alcohol? ____________________________




34

1.2.5 SEPARACIN DE CONSTITUYENTES DE MEZCLAS

La materia forma en la Naturaleza un conjunto de sistemas homogneos y

heterogneos, por lo que para separar los componentes de una mezcla se procedesegn los mtodos adecuados al tipo de la mezcla y la naturaleza de los componentes.Los principales mtodos que se emplean son operaciones fsicas como las siguientes:

Mezclas de slidos con slidos. Su separacin se efecta por medio de: separacinmecnica manual, aventado, tamizado o cernido, levigacin o lavado, flotacin, atraccinmagntica y sublimacin.

Mezclas de slidos con lquidos. Su separacin se efecta por medio de: sedimentaciny decantacin, filtracin, centrifugacin, coagulacin, cristalizacin y evaporacin.

Mezclas de lquidos con lquidos. Su separacin se efecta por medio de: destilacin,centrifugacin y embudo separador.

Mezclas de slidos y gas. Su separacin se efecta por medio de: sedimentacinespontnea, condensacin de vapor de agua y precipitacin electrosttica.

Separacin mecnica manual

Este mtodo se utiliza cuando las porciones constituyentes de la mezcla son detamaos, formas y colores distintos, para que, con las manos o con auxilio de otrosinstrumentos como las pinzas, sean separados unos de otros; por ejemplo, al separar losgrandes cristales de roca o al seleccionar diferentes cuentas al fabricar collares.

Aventado3

Este mtodo consiste en someter a la mezcla de componentes finos a una corriente deaire, procedimiento que en la Naturaleza hacen los vientos al arrastrar arenas finas ypartculas de polvo que erosionan rocas y hasta edificios; o bien, en la limpieza degranos como el caf o el arroz para quitarle la cascarilla o pergamino.

3Trmino utilizado por Bargall Modesto en el libro de Qumica.



35

Tamizado o cernido

Prctica corriente en la seleccin de arenas, cementos, etc., que consiste en separar portamao o granos las diferentes partculas que constituyen una mezcla, la cualpreviamente se hace pasar por una superficie perforada (tamiz). La gravedad provoca lacada de las partculas de tamao menor al de los orificios o mallas del tamiz, criba ocernedor, al ser retenidas las de mayor tamao. Este sistema se aplica para separar lagrava que se emplea en las construcciones.

Figura 9. Tamizado.

En beneficio de minerales son comunes los tamices horizontales o mesas conmovimiento de vaivn, que con auxilio del agua y otros lquidos separan partculas ylodos de distinta finura.

Levigacin o lavado

Este mtodo consiste en hacer pasar una corriente de un lquido a travs de la mezcla,la cual se halla en un pequeo depsito, lo que permite separar las partculas por ordende mayor a menor densidad o ligereza, al quedar las ms pesadas en el depsito.

Figura 10. Arrastre por agua.

Malla, criba o cernidor

Arena

Grava



36

La levigacin o lavado se aplica en la separacin de la arcilla (ms ligera) de las arenasy gravas (ms pesadas) de una tierra; este mtodo se utiliza mucho en la industria de lacermica y en el beneficio de minerales. Los arrastres de materiales ptreos o trreospor los ros son un ejemplo de ello en la naturaleza: los deltas de los ros estn formados

por depsitos de las partculas ms finas (lodo) junto a la desembocadura, a la mximadistancia del lugar de origen del ro; las rocas o granos ms pesadas, se quedan en eltrayecto y no llegan al mar. Asimismo, el lavado se emple profusamente en laantigedad para la extraccin de oro de los ros.

Flotacin

Este mtodo es de naturaleza tanto qumica como fsica: la mezcla, previamentepulverizada, se agita junto con agua y aceite de pino u otros lquidos como el aceite deeucalipto o cidos creslicos; se le insufla (burbujea) aire que atraviesa la masa enpequeas burbujas, y en la superficie del lquido se forma una espuma con el polvo finodel mineral, que se recoge en ese momento, mientras que el resto del mineral mspesado se precipita al fondo del lquido.

Figura 11. Flotacin.

Atraccin magntica

Este mtodo se emplea para la separacin de mezclas que contienen algn componentemagntico o paramagntico (que atraiga a otros cuerpos por accin magntica, o que sedejen atraer por los imanes).

As, por ejemplo, se pueden separar los granos de magnetita de las arenas de cuarzo,caliza u otros minerales; o tambin, si se desea separar una mezcla de polvo de hierro yzinc, se acerca el imn a la mezcla y ste atrae el hierro.

Figura 12.Separacin magntica.

Agitacin de lamezcla conagua y aceite

imn

mezcla de polvo y hierro



37

Sublimacin

Este mtodo de separacin de mezclas se aplica cuando uno de los componentes esfcilmente sublimable, es decir, pasa del estado slido a vapor su previa licuacin. As

se purifican el yodo, el arsnico y otras sustancias que se separan sublimadas de susimpurezas no voltiles.

Sedimentacin y decantacin

Por medio de este mtodo separamos mezclas de slidos y lquidos que no sedisuelven. Para ello se deja reposar en un recipiente una mezcla de finas partculasslidas y un lquido, en donde las partculas acaban por precipitarse o sedimentarse enel fondo. Por decantacin, inclinando con cuidado el vaso con la mezcla ya sedimentada,se vierte el lquido sobrenadante (el lquido sin slido) en otro recipiente, con lo cual seevita que el slido se mezcle.

Figura 13. Sedimentacin y decantacin.

La sedimentacin es muy utilizada en la industria de la cermica. Asimismo, lasedimentacin en la Naturaleza se realiza sin cesar en mares, lagos y ros, formando losestratos o capas de los terrenos.

Filtracin

La filtracin se emplea para separar un lquido de un slido contenido en una mezcla.Este mtodo es uno de los que ms se utilizan en la prctica diaria, el cual consiste enusar filtros ya sean lminas o tabiques porososque retienen las partculas slidasde la mezcla y slo dejan atravesar el lquido. Se confeccionan filtros de distintosmateriales y formas: en la industria se utiliza pulpa de papel, tejidos de algodn, fondosfiltrantes de grava, arena o polvo de carbn, materiales plsticos, polvos de aceros

limpios, etc. Tambin, el papel filtro hecho de celulosa casi pura, o de lana de vidrio oasbesto es un medio poroso muy empleado en los laboratorios mdicos, escolares eindustriales, ya sea en forma de lminas, discos o tapones. Los poros de papel filtroordinario tienen un dimetro aproximado de 0.001 cm.

agua

Lquido conmayor densidad



38

Figura 14. Filtracin.

Cuando el lquido que pasa por el filtro es viscoso (por ejemplo, jarabes) se utiliza lafiltracin al vaco o la filtracin a presin.

La mezcla recibe en la filtracin por presin al vaco una succin debida a un pequeovaco creado artificialmente, que obliga a pasar al lquido viscoso a travs del filtro. Losfiltros de vaco fijos o rotatorios, usados en la industria, son ejemplo de este mtodo. Lamezcla se comprime en la filtracin a presin contra una cara del filtro, lo que facilita queel lquido atraviese el medio filtrante. La filtracin tiene amplio uso en las fbricas depinturas y en los ingenios azucareros.

Existen casos especiales de filtracin, por ejemplo: cuando el lquido es demasiadoviscoso (gel), se recurre a la filtracin en caliente, el calor disminuye la viscosidad yfacilita que el lquido atraviese el filtro. Tambin, cuando la partcula slida es en extremopequea, se recurre a la ultrafiltracin, que es el uso de ultrafiltros formados por capasde colodin que se colocan sobre otro filtro ms rgido. As se separan partculascoloidales y virus grandes.

Centrifugacin

Este es otro mtodo para separar un sistema slido-lquido o separar mezclas slidas, yconsiste en el uso de mquinas centrfugas donde la mezcla, que previamente sedeposita en tubos adecuados, se somete a rpidos movimientos de rotacin (desde unoscentenares a unas 10 000 vueltas por minuto), proceso durante el cual las partculasms pesadas se van al fondo de los tubos. Una vez separada la mezcla, se procede adecantarla.

La centrifugacin se emplea ampliamente en los laboratorios y en diversas industrias. Enla actualidad, hay ultracentrfugas que giran de 40 000 a cientos de miles derevoluciones por minuto, lo que permite separar no slo finas partculas coloides o virus,sino tambin molculas gigantes.

Agua conpartculas slidasen suspensin

filtro

agua



39

Figura 15. Centrifugacin

Coagulacin

Este mtodo se utiliza para separar partculas muy finas que se encuentran ensuspensin, y consiste en utilizar determinadas sustancias que originan precipitadosgelatinosos que atrapan a las pequeas partculas slidas; stas se quedan pegadas alprecipitado y as se puede filtrar el lquido solo, fenmeno que ocurre en la Naturalezacon frecuencia. Los ros cuando se precipitan al mar traen dentro de sus aguaspartculas slidas, las que al combinarse con las sales marinas se precipitan y formanlos fondos lodosos.

Cristalizacin

Las sustancias slidas son normalmente ms solubles en un lquido caliente que en unofro, caracterstica empleada para separar un slido que sea soluble en caliente y en fro,de otro que slo lo sea cuando el lquido est a una temperatura elevada, ya que de esa

manera al enfriar la solucin, la sustancia que queremos separar cristaliza y permaneceen el lquido el otro slido no deseado.

Figura 16. Cristalizacin.

tubos

Mquina Centrfuga Manual



40

Destilacin

La destilacin es un proceso que consiste en hervir un lquido para formar vapor y luegocondensar el vapor para formar nuevamente el lquido. Se usa para separar compuestos

lquidos de sus impurezas.4

La destilacin se realiza a presin ambiental; pero si se tratade una mezcla de ms de dos lquidos, se dice que la destilacin es fraccionada.

Este procedimiento tambin se utiliza para separar dos lquidos mezclados,considerando el punto de ebullicin de cada uno de ellos. Normalmente todas lassustancias tienen puntos de ebullicin diferentes, caractersticas que facilitan suseparacin.

Figura 17. Destilacin.

Embudo separador

Este mtodo se utiliza para separar dos lquidos, ambos inmiscibles. Para ello, dichos

lquidos se colocan en un recipiente llamado embudo de separacin, en el que en formanatural diferencia de densidades entre los lquidosse separan en capas (fases).

Figura 18. Embudo separador.

4Definicin usada por Chow, Pang Tay Susana en su libro Petroqumica y sociedad. SEP/FCE , 1987.

termomtro

refrigerante

Liquidodestilado

Salidade agua

Mezcla dedos o mslquidos

Entradade agua

Embudode separacin

Lquido ms denso

Lquido menosdenso (agua)

Llave

Vaso



41

Adsorcin cromatogrfica

Este es uno de los procedimientos ms modernos para separar con xito loscomponentes de una mezcla, el cual consiste en pasar la mezcla que se desea separarsobre la superficie de un slido finamente dividido (absorbente). La mezcla por separar,primeramente se disuelve en alcohol (eluente), y cuando cada uno de los componentesllega al slido pulverizado, pasa con diferente velocidad, dando lugar a la formacin dediferentes capas de componentes y, por lo tanto, una total separacin.

Por este proceso se analizan productos extrados de plantas, animales, o bien, deproductos elaborados tales como tintas, lpices labiales, etctera.

Como te has dado cuenta, algunos de estos mtodos de separacin de constituyentesde mezclas son de uso cotidiano, como el filtrar caf o t, evaporar el agua de unasolucin, separar el petrleo del agua, de la tierra, etctera.

Por otro lado, en la industria los mtodos de separacin de mezclas son la base de lapurificacin de los productos, que en conjunto reciben el nombre de operacionesunitarias.

Figura 19. Absorcin cromatogrfica.



42

a) Ahora que ya revisaste lo que son las sustancias homogneas y heterogneas,completa el cuadro con lo que se te pide a continuacin:

Concepto Definicin y caractersticas Ejemplo

Sustancias homogneas

1)2)3)4)

5)

Sustancias heterogneas

1)2)3)4)5)

Mezclas1) slido-slido2) slido-lquido3) slido-gas

b) A continuacin contesta lo que se te pide:

1) Explica para qu se utiliza el mtodo de la Destilacin.

2) Qu es la decantacin?. Fundamenta tu respuesta.




43

3) Menciona la importancia que tiene la filtracin en la industria.

c) Completa el siguiente cuadro; con la informacin que se te pide:

Concepto Cracatersticas

Cristalizacin

Tamizado

Evaporacin

Centrifugacin

Decantacin

d) Indica el mtodo ms sencillo para separar las siguientes mezclas.

1) Solucin de agua con sal.________________________________________________

2) Pedacera de cobre y arena.______________________________________________

3) Petrleo y agua. _______________________________________________________



44

MTODOS DE SEPARACIN DE MEZCLAS

Objetivo

Mediante una actividad experimental, el estudiante practicar algunas tcnicas comunesde separacin de mezclas.

Para realizar la prctica debes haber comprendido claramente; las caractersticas de lasmezclas, las diferencias que existen entre los materiales homogneos y heterogneos; ylos cinco mtodos diferentes para separar mezclas.

Material Sustancias

3 vasos de precipitados de 250 mLarena 1 cpsula de porcelana agua 1 embudo de separacin sal comn (NaCI) 1 embudo de vidrio solucin de nitrato cprico 1 soporte universal solucin de yodo 1 anillo de hierro tetracloruro de carbono (CCl4) 1 mechero Bunsen p-diclorobenceno 1 tela de alambre 1 vidrio de reloj

Papel filtro

Procedimiento

Experimento I. Filtracin y evaporacin

a) Dentro de un vaso de precipitados prepara una mezcla, agregando 100mL deagua, una cucharilla de arena y un poco de sal comn. Agita hasta que se formela dispersin.

b) Separa la mezcla anterior. Para ello utiliza papel filtro y un embudo de filtracin.Vaca la mezcla en el filtro; lava bien las paredes del vaso que contena

originalmente la mezcla y vuelve a vaciar el lquido en el filtro. Observa el slidoque queda en el papel filtro.

c) Coloca parte del lquido en una cpsula de porcelana. Calienta la cpsula hastaque se evapore todo el lquido. Observa los cristales formados.




45

Hiptesis:______________________________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La siguiente figura tiene la finalidad de mostrarte el proceso que ocurre en elexperimento I. Obsrvala.

Figura 20. Filtracin. Figura 21. Evaporacin

Registro de Observaciones

Observa y anota todo lo que ocurre durante el desarrollo de la prctica; no olvides, entre

otras cosas, considerar qu sustancia qued en el papel filtro?, las sustancias queconforman el lquido filtrado, y la sustancia que se obtuvo al final.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



46

Experimento II. Embudo de separacin

Procedimiento Experimental

a) Mezcla volmenes iguales de soluciones diluidas de nitrato cprico y de yodo.Colcalas dentro de un embudo de separacin, agrega tetracloruro de carbono, tapael embudo y agita.

b) La agitacin hace aumentar la presin dentro del embudo. Alivia esta presinabriendo la llave de paso al estar el embudo invertido.

c) Deja que las capas lquidas se separen y cuando la separacin sea completa, quita eltapn del embudo y vaca la capa del lquido inferior dentro de un vaso.

Apyate en la siguiente ilustracin para que te sirva como gua en el desarrollo delexperimento II.

Figura 22. Embudo de separacin.

Hiptesis:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Registro de Observaciones:

Observa y registra: qu lquido queda en la parte superior?, cul en parte inferior?,por qu razn hay que abrir la llave de paso al invertir el embudo? y por qu hay quequitar el tapn del embudo al separar las dos mezclas formadas?.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

tapn

Llave de paso



47

Experimento III. Sublimacin

Procedimiento experimental:

a) Mezcla partes iguales de sal (NaCl) y p-diclorobenceno dentro de un vaso deprecipitados.

b) En la parte superior del vaso, coloca una cpsula de porcelana que contenga aguahelada.

c) Calienta el vaso y observa lo que sucede. Entrega por separado los componentes dela mezcla.

Hiptesis:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Puedes apoyarte en la siguiente figura para llevar a cabo el experimento.

Figura 23. Sublimacin.

Registro de Observaciones:

No olvides considerar qu sustancia qued en el vaso? Qu sustancia qued en laparte inferior de la cpsula?.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Cpsula con agua

Sal y p-diclorobenceno



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Cuestionario de Autoevaluacin:

Como un complemento a la prctica y para ver si realmente comprendiste el tema,

contesta lo siguiente:

1. Cmo separaras los componentes de una mezcla formada por agua, aceite yazufre?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Menciona si se pueden separar por medios fsicos o qumicos los elementos queforman un compuesto. Indica el nombre del procedimiento empleado.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Escribe la definicin de los siguientes conceptos:

a) Evaporacin: _________________________________________________________________________________________________________________________________

b)Decantacin:___________________________________________________________

_______________________________________________________________________

c)Cristalizacin:__________________________________________________________

_______________________________________________________________________

d) Cromatografa:________________________________________________________________________________________________________________________________

Conclusin:Tomando en cuanta el cuestionario de reflexin, tu hiptesis y los registrosque realizaste en cada experimento, elabora una conclusin sobre la prctica.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



49

MTODOS DE SEPARACIN DE MEZCLAS

Objetivo

Conocer los mtodos de separacin ms comunes, mediante su ejercitacin paracomprender que las mezclas estn formadas por sustancias puras.

Cuestionario de conceptos antecedentes

1) Escribe tres caractersticas de las mezclas:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) Qu diferencias existen entre los materiales homogneos y heterogneos?._______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3) Menciona cinco mtodos para separar a las mezclas:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4) Cmo separaras los componentes de una mezcla formada por agua, aceite yazufre?.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________




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Experimento I

Objetivo

Conocer experimentalmente el mtodo de filtracin y evaporacin.

Hiptesis

Considera la siguiente pregunta para elaborar tu hiptesis:

Cul es la sustancia que se separa en cada mtodo?.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Qu necesitas?


1 Vaso de precipitados de 250 mL

1 Cpsula de porcelana de 80 mm de

diam.

1 Pinzas para cpsula

1 Embudo de filtracin estriado de 75 mm

1 Soporte universal

1 Anillo de hierro

1 Mechero de Bunsen

1 Tela de alambre con asbesto

5 g Arena

5 g Sal comn (Cloruro de

sodio)

Papel filtro

Agua

* Las cantidades a usar son aproximadas, ya que los resultados son cualitativos.


Las indicadas para calentar con mechero



51

Cmo hacerlo?

Figura 24.

Dentro de un vaso de precipitados, prepara una mezcla, agregando 100 mL de agua,una cucharadita de arena y otra de sal comn. Agita hasta que se forme la dispersin.

Separa la mezcla anterior, para ello utiliza papel filtro y un embudo de filtracin. Filtra lamezcla, lava bien las paredes del vaso y vuelve a vaciar el lquido en el papel; observa elslido que qued en el papel filtro.

Coloca el lquido filtrado en una cpsula de porcelana y calienta la cpsula hasta que seevapore todo el lquido.


1.- Qu sustancia qued en el papel filtro?.______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.- Qu sustancias conforman el lquido filtrado?.______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.- Cul es la sustancia obtenida al final?.______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Eliminacin de desechos

Coloca el papel filtro con los residuos de arena en el bote de basura para evitar eltaponamiento de la tarja y la contaminacin.



52

Experimento II

Objetivo

Conocer experimentalmente el mtodo de extraccin.

Hiptesis.

Si tienes dos disoluciones acuosas, una de ellas con iodo, qu mtodo usaras parasepararlo?.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Qu necesitas?


3 Probetas de 50 mL 1 Vaso de precipitados de 250 mL 1 Soporte universal 1 Anillo de hierro 1 Embudo de separacin de 250 mL 1 Tringulo de porcelana

30 mL Disolucin de iodo en agua al 2% 30 mL Disolucin de nitrato de cobre 30 mL Tetracloruro de carbono

* Las cantidades a usar son aproximadas, ya que los resultados se expresan entrminos cualitativos.


Las requeridas en el laboratorio.

Tetracloruro de carbono.- Sustancia voltil, txica, no debe ser ingerida ni inhalada,presenta efectos crnicos.

Nitrato de cobre.- Sustancia oxidante txica. Evite el contacto y la ingestin.

Iodo.- Cristales rojos, sus vapores provocan irritacin a los ojos y al sistema respiratorio;su ingestin causa graves daos.

Cmo hacerlo?

Mezcla volmenes iguales de las disoluciones de nitrato de cobre y de iodo, colcalasdentro del embudo de separacin; agrega tetracloruro de carbono, tapa el embudo yagita. La agitacin aumenta la presin dentro del embudo, alivia la presin abriendo lallave de paso estando el embudo invertido.



53

Deja que las fases se separen, quita el tapn del embudo y abre la llave de paso paravaciar el lquido inferior dentro del vaso.

Figura 25.


1.- Qu lquido queda en la parte superior? y Cul en la parte inferior?._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.- Qu pasa cuando se abre la llave de paso al invertir el embudo?._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Al terminar la prctica coloca la disolucin que an queda en el embudo, en el recipienteque te indique el responsable del laboratorio, para que sea eliminado por absorcin conarena y evitar de esta forma algn accidente en la tubera del drenaje y lacontaminacin.

Embudode separacin

Lquido ms denso

Lquido menosdenso (agua)

Llave

Vaso



54

Experimento III

Objetivo

Conocer experimentalmente el mtodo de sublimacin.

Hiptesis

Considera la siguiente pregunta para elaborar tu hiptesis.

Qu pasar al calentar el vaso con las sustancias?._______________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Qu necesitas?


1 Vaso de precipitados de 250 mL 1 Soporte universal 1 Anillo de hierro

1 Mechero de Bunsen 1 Tela de alambre 1 Cpsula de porcelana 1 Pinzas para vaso

5 g de Paradiclorobenceno 5 g de Sal (Cloruro de sodio) Agua

* Las cantidades a usar son aproximadas, ya que los resultados se deben expresar entrminos cualitativos.


Las indicadas para los casos de calentar con mechero y el uso de material de vidriocaliente.

Paradiclorobenceno.- Sustancia txica, por contacto en la piel, lavar de inmediato y encontacto con los ojos, enjuagar con abundante agua. No ingerir, causa daos.



55

Cmo hacerlo?

Figura 26

Mezcla partes iguales de sal (NaCl) y paradiclorobenceno dentro de un vaso deprecipitados.

En la parte superior del vaso, coloca una cpsula de porcelana con agua helada.

Calienta el vaso y observa lo que sucede. Entrega por separado los componentes de lamezcla al responsable del laboratorio.


1.- Qu sustancia qued en el vaso?.______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.- Qu sustancia qued en la parte inferior de la cpsula?.______________________________________________________________________________________________________________________________________________


Coloca los cristales del vaso de precipitados y los formados en la parte inferior de lacpsula en los recipientes indicados por el responsable del laboratorio, de esta forma sepodrn volver a utilizar y evitar la contaminacin.

Cpsula con agua

Sal y p-diclorobenceno



56

Cuestionario de reflexin

Escribe las caractersticas de los siguientes mtodos de separacin:

a) Evaporacin. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Decantacin.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Cristalizacin. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Conclusiones

Considerando el cuestionario de reflexin y contrastando los resultados con tu hiptesis,elabora tus conclusiones.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



57

Hasta este momento ya conoces que:


UNA SOLUCIN

DOSCOMPONENTES

SUCONCENTRACIN

SEPARAR SUSMEZCLAS

MTODOS

SUCLASIFICACIN

SLIDOS GASLQUIDOS

SUPORCENTAJE

EN MASA

SUPORCENTAJEEN VOLUMEN

SUMOLARIDAD

forman

caracterizanpor

mide

mide

mide

y se pueden

por

acuerdoa

comoson los

se

se

sese

de



58


La composicin y naturaleza de las cosas siempre ha sido un misterio para todas las

culturas, dado que la rigurosa diferenciacin de la materia en elementos, compuestos ymezclas se hizo tan slo hace unos 200 aos, y no fue sino hasta el siglo XX cuando seestableci con firmeza que nicamente existen sustancias puras (elementos ycompuestos) y mezclas.

En las pginas anteriores de este captulo hemos abordado, primero, el concepto demezcla, ya que, como habrs comprendido, la mayora de las sustancias naturales sonmezclas. Ahora trataremos de conocer algunas propiedades de las sustancias puras(elementos y compuestos), para que de esa manera tengamos un panorama completoacerca de materia.

En primer lugar haremos un relato histrico sobre el concepto de elemento yposteriormente hablaremos de los compuestos.

Los Griegos

Hace dos mil aos no se saba qu era un elemento y mucho menos qu era uncompuesto. Fue el pueblo griego el que primero trat de resolver el misterio de lacomposicin y naturaleza de la materia, en su ansia por conocer y explicar todos losfenmenos de la Naturaleza. Para ello se presentaron muchas respuestas y formas depensamiento. Es as como surgi el concepto de tomo atribuido a Leucipo (450 a.C.) ya su discpulo Demcrito, filsofo griego del siglo V antes de J.C.

Demcrito expresaba:

Por qu no pensar que efectivamente existe el cambio, que la madera se hace

cenizas y que de la uva se hace vino, y que todo ese algo que forma todopermanece inalterable, inmutable y, por ende, indivisible. Segn Demcrito,los cambios se deben a los movimientos de los tomos. Precisamente lapalabra tomo significa sin divisin.

Naturalmente, otros pensadores griegos llegaron a diferentes conclusiones. Empdocles(hacia 450 a.C.) afirmaba que todo cuanto exista estaba formado por cuatro elementoso sustancias inalterables: agua, aire, tierra y fuego. Empdocles es, de hecho, el primeroque expresa pensamientos que podramos llamar qumicos, ya que introduce laconcepcin de los elementos como sustancias que, al combinarse con otras distintas,producen compuestos con diferentes caractersticas que difieren de las de susformadores. Sin embargo, no se le conoce reflexin alguna acerca de la divisibilidad desus elementos.

Aristteles (384-322 a.C.), considerado en muchos sentidos como el exponenteculminante de la filosofa griega, acepta las ideas de Empdocles, mientras queDemcrito hacia hincapi en los aspectos cuantitativos de la materia, Empdocles seenfocaba hacia aspectos cualitativos, es decir, en su comportamiento.



59

Las ideas atomistas de Demcrito fueron abandonadas por los filsofos y retomadasmuchos siglos despus. En cambio, los conceptos aristotlicos predominaron hasta elsiglo XVII.

La Edad Media

Nuestros antepasados, sin sospecharlo, conocieron elementos como el oro, el cobre, laplata, el hierro, el plomo, el mercurio, el azufre y el carbono, pero fue durante la EdadMedia cuando se conocieron las propiedades del arsnico, el bismuto, el antimonio y elzinc.

Figura 27.

En la Edad Media, hacia el siglo VIII de nuestra era. Yabir, considerado el fundador ms

importante de la alquimia o rabe, adems de desarrollar un gran nmero de productos yde escribir una serie de tratados de alquimia, observ que algunos no metales como elazufre ardan fcilmente, mientras que los metales eran incombustibles, de ah queestableci la existencia de un principio especial que, aadido a una sustancia, le daba lapropiedad de arder, de tal manera que todas las sustancias slidas sern unacombinacin de mercurio y azufre (o los principios que stos representaban). Adems, sise alteraba la cantidad de plomo, ste podra convertirse en oro, transformacin que sellam transmutacin de metales.

Los alquimistas comenzaron con la bsqueda de una sustancia algn polvo seco omgico que produjera oro, sustancia llamada Al-IKsir que significa seco y ahoraconocida como elxir. En Europa, se le llam al elxir piedra filosofal, capaz detransformar un metal barato en oro.

fuego

seco

tierra

fro

agua

hmedo

aire

calientefuego agua

tierra aire



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Tabla 5.Smbolos de las diferentes sustancias.



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El objetivo de los alquimistas no era tan slo material sino espiritual, pues buscaban unaperfeccin mstica.

Paracelso, cientfico alemn, cuyo verdadero nombre fue Teophrastus Bombastus Von

Hohenheim (1943-1521), considerado el fundador de la qumica mdica, fue el primermdico que trat de diagnosticar las enfermedades y emplear compuestos qumicospara curar a los pacientes.

Paracelso aadi un tercer principio al azufre y al mercurio que proporcionabapropiedades metlicas e inflamabilidad a las sustancias, principio representado por lassales. A Paracelso se le considera el descubridor del zinc.

Los Tiempos Modernos

En 1661, Robert Boyle (1627-1691) rechaz que la materia se formara de cuatroelementos. Fue el primero en diferenciar a las sustancias puras de las mezclas y endesarrollar el concepto moderno de elemento:

Algunos cuerpos simples primitivos o perfectamente inmiscibles, no estnconstituidos por otros, son los ingredientes con los que estn compuestostodos los dems cuerpos que se consideran perfectamente mezclados, y enlos que se pueden separar en ltima instancia.

Lo que Boyle propona es que la materia est formada de elementos y compuestos,adems de que los elementos son cuerpos simples y fundamentales que forman a loscompuestos. Por lo tanto, la qumica deba basarse en la identificacin y elreconocimiento de las sustancias qumicas elementales (elementos, del latnElementum). En ese entonces se convino que los elementos seran las sustanciasbsicas con que se conformaba la materia.

Bajo el criterio anterior se demostr que la tierra no era un elemento, ya que estabaformada de sustancias ms simples y que el fuego no era ni siquiera materia, sino unamanifestacin de sta cuando se calentaba. Ms tarde se descubra que el agua era uncompuesto y que el aire era una mezcla de gases.

Hacia el siglo XVIII los qumicos no daban importancia al aspecto cuantitativo de susexperimentos. Ellos mezclaban sustancias, observaban y describan los productos de lasreacciones, pero no lo medan. No les preocupaba que hubiera una ganancia o prdidade su masa durante los procesos; pero hacia la segunda mitad del siglo XVIII, AntoineLaurent Lavoisier (1743-1794) desarroll experimentos basados en mediciones precisas.Consecuentemente, la Qumica se convirti en una ciencia exacta, basada enexperimentos verificables y reproducibles.

Antes del siglo XVIII no exista una forma sistemtica de nombrar a los elementos.Lavoisier y sus colaboradores propusieron un nuevo sistema de nomenclatura qumicabasado en el nombre de los elementos, adems, los compuestos se designaban deacuerdo con los elementos constituyentes; por ejemplo, la sal es un compuesto formadode sodio y cloro, al cual se llam cloruro sdico.



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Lavoisier en 1789, nombr 33 elementos qumicos, pero slo 23 resultaron autnticos, elresto correspondi finalmente a compuestos, es decir, sustancias que podandescomponerse en otras ms simples.

Fue John Dalton (1776-1844) quien dedujo que un elemento contena una sola clase departculas (tomos), que estaban constituidas por materia simple e indestructible. As,tambin afirmaba que los elementos no podan descomponerse en sustancias mssimples, debido a que sus partculas eran indivisibles. Dalton represent a los elementosa travs de smbolos en forma de esferas.

Figura 28. Representacin de dos componentes segn Dalton.

Tabla 6.Orden cronolgico en que aparecieron los elementos.

Fecha Nmero deelementos conocidos

1789 331839 501860 ms de 60

Actual 109

La definicin actual de elemento es la siguiente:

Un elemento es una sustancia pura que consta de una sola clase de tomos y no sepuede descomponer en otras sustancias ms simples por mtodos comunes.

La mayora de los elementos son slidos, slo dos son lquidos a temperatura ambiente(mercurio y bromo) y 12 de ellos existen en forma gaseosa. Algunos elementos sonradiactivos, otros extremadamente raros y algunos solamente pueden obtenerse enlaboratorios especiales.

Aunque algunos elementos son ms abundantes que otros, los primeros 26 elementos

de la Tabla peridica desde el hidrgeno hasta el hierro, forman prcticamente toda lacorteza terrestre. Constituyen el 99.7% de su masa.

De acuerdo a lo anterior cules elementos consideras son los msabundantes en la tierra?.



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stos no son ni el hierro, ni el cobre, ni el azufre, aunque el hombre los conoce desdehace muchos siglos. La Tierra es ms rica en oxgeno, elemento que constituye por ssolo la mitad de la corteza terrestre, y se le encuentra por doquier; en el agua y en laatmsfera, en un sinnmero de minerales y en cualquier organismo vegetal y animal.

Si tomamos en cuenta el Sistema Solar, el hidrgeno y el helio son los elementos msabundantes. La reducida masa de la Tierra permiti que ambos elementos en estadogaseoso abandonaran paulatinamente su atmsfera, pues la gravedad terrestre no fuecapaz de atraparlos. El elemento ms raro en la Tierra es el astato (se calcula que sloexisten 69 miligramos en todo el espesor de corteza terrestre).

J.J. Berzelius (1779-1848) estableci el sistema actual de simbolizar a los elementos conletras, usando la primera letra del nombre del elemento en latn como smbolo. Porejemplo: H para el hidrgeno, C para el carbono. En el caso de elementos que iniciancon la misma letra, Berzelius decidi emplear dos letras. La primera mayscula y lasegunda minscula. As, el cloro y el calcio se simbolizan como Cl y Ca,respectivamente.

En la tabla 7, se muestran las diferentes formas en que se han simbolizado loselementos a travs de la historia.

Tabla 7.Representacin simblica de los elementos en sus diferentes etapas.



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A continuacin se te presentan una serie de ejercicios, realzalos de acuerdo a lo que sete pida.

1.- Anota el smbolo de cada uno de los elementos:

Sodio BromoRubidio CobreEstroncio OxgenoMagnesio Helio

Aluminio Potasio

Carbono Yodo

2.- Escribe el nombre de los elementos.

Li BeAu AgCa FeB FHg MgNi S

3.- Menciona los elementos que conocieron nuestros antepasados.______________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.- Cuntos elementos se conocen en la actualidad?______________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.- Menciona los dos elementos que existen en estado lquido a temperatura ambiente.______________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.- Fue el primero en desarrollar el concepto moderno de elemento (marca con una X).

a) Boyle b) Demcrito c) Lavoisier d) Dalton




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A travs del tema Concepto de elemento, aprendiste los smbolos de los elementosms comunes, as como los primeros elementos que conocieron nuestros antepasados,adems que Boyle fue el primero en desarrollar el concepto ms moderno deelemento, y ahora sabes que en la actualidad se conocen un total de 109 elementos.




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1.4 COMPUESTOS

Una sustancia pura es aquella que en cada una de sus partes tiene exactamente lamisma composicin. Los elementos y los compuestos han sido clasificados comosustancias puras.

Un compuestoes una sustancia de composicin fija y definida, formada por la unin dedos o ms elementos combinados qumicamente.

Un aspecto sobresaliente de los compuestos es que cada uno de ellos tiene propiedadesdiferentes de los elementos que lo componen; por ejemplo, el agua est formada de doselementos gaseosos: el hidrgeno, que es inflamable, y el oxgeno, que es comburente.Sin embargo, el agua es un lquido que ni arde ni ayuda a la combustin.

Otra de las caractersticas de los compuestos es su composicin fija; por ejemplo,

cualquier cantidad de agua tiene siempre la misma composicin: 11.2% en peso dehidrgeno y 88.8% en peso de oxgeno.

De acuerdo con su nmero de tomos, los compuestos se pueden clasificar en: binarios,ternarios y poliatmicos.

Compuestos binarios. Son aqullos formados de dos tomos diferentes. Existen dosclases de estos compuestos: los oxigenados y los no oxigenados. Ejemplos:

Compuestos binarios

Compuestos ternarios. Son aqullos formados por tres tomos diferentes. La mayora deestos compuestos contiene oxgeno. As tenemos a los oxicidos, los hidrxidos y lasoxisales. Ejemplos:

Compuestos ternarios

Existen literalmente millones de compuestos que constituyen casi toda la materia quehay en la Tierra, compuestos que estn formados de molculas pequeas quecomprenden todas las cosas inanimadas -minerales, agua, metales, etctera-, con bajopeso molecular. Y compuestos formados por molculas gigantes que constituyen todo loque vive y crece -animales y plantas-, cuyo peso molecular es relativamente alto.

Oxigenados: Fe2O3; CO2; P2O5; CuO; CaO; MgO

No oxigenados: NaCl; AlF3; H2S; AgBr; CH4; NH3

Oxicidos: H2SO4; HNO3; HClO

Hidrxidos: KOH; NaOH; Ca (OH)2

Oxisales: CuSO

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