Consejería de Educación, Universidades y Empleo

IES “Romano García”

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TEMA 3 : LA MATERIA : CÓMO SE PRESENTA

1.- La materia: sustancias puras y mezclas En esta unidad vamos a clasificar la materia. En primer lugar, hacemos la siguiente clasificación: - Sustancias: Es aquellas materia que posee valores fijos para las propiedades específicas. Esto es lo

que nos permite distinguir entre una sustancia pura y una mezcla. - Mezcla: Aquella materia que no posee valores fijos para las propiedades específicas.

EJEMPLO: Tenemos dos vasos: uno contiene agua pura, y el otro una mezcla de agua y alcohol. ¿Cómo podríamos saber cuál es el que contiene cada sustancia? Bastaría con investigar acerca de cualquier propiedad específica de la materia: punto de fusión(0º), punto de ebullición(100º), densidad (1 Kg/L en el caso del agua pura). Las características de la mezcla varían en función de la proporción en la que estén mezclados, por lo tanto, no son constantes, pueden variar. 1.1 Sustancias puras Una sustancia pura es aquella materia que no composición no cambia cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentra. Las sustancias puras NO se pueden descomponer en otras sustancias utilizando solamente procedimientos físicos. Hace faltan procedimientos químicos o electrolíticos para separarlos, en algunos casos. En función de estos casos, distinguimos, dentro de las sustancias puras, dos tipos: - Sustancias simples: Son aquellas que NO se pueden descomponer en otras más simples por

ningún método. Se dice que estás formadas por un solo elemento. Ejemplo: elementos de la tabla periódica.

- Compuestos: Son sustancias puras que SÍ se pueden descomponer en otras a través de procesos

químicos. Ejemplo: sal común (NaCl).

1.2 Mezclas Llamamos mezcla a aquella materia que resulta de la combinación de varias sustancias puras y que se pueden separar a través de procedimientos físicos. Hay dos tipos: - Mezcla heterogénea: aquella en la que es posible distinguir sus componentes a través de

procedimientos ópticos. Ejemplo: una pizza. - Mezcla homogénea: aquella en la que no es posible distinguir sus componentes a través de

procedimientos ópticos convencionales. Ejemplo: disolución de agua con azucar. Aleaciones de metal, el aire.

2.- Separación de mezclas. Las sustancias puras de una mezcla se pueden separar usando procedimientos físicos. El método utilizado depende del tamaño de las partículas y de las propiedades de las sustancias que queremos separar, sobretodo, el estado en el que se encuentran.

Métodos que usamos en el laboratorio: Filtración: Se usa para separar un sólido insoluble de un líquido con el que está en contacto. Se emplea una malla porosa tipo colador, la mezcla se vierte sobre la malla quedando atrapada en ella el sólido y en el otro recipiente se depositara el liquido, de ese modo quedan separados los dos componentes.

Cristalización: Método usado para separar un sólido disuelto en un líquido. Consiste en dejar evaporar un líquido en el que está disuelto un sólido que pueda cristalizar. Para ello primero filtramos el líquido para eliminar cualquier posible impureza. Después dejamos ventilar el líquido de tal manera que, cuando pase el tiempo, desaparecerá parte de éste y quedará el sólido cristalizado. Separación magnética: Indicado para mezclas en las que algún componente es ferromagnético (Fe, Co, Ni). Se separan unas de otras empleando un imán. Decantación: Usado para separar dos líquidos inmiscibles, que no se pueden mezclar, con distinta densidad, por ejemplo: agua y aceite.

En el embudo se colocan los dos líquidos, claramente separados. Se abre la válvula y sale primero el líquido de mayor densidad, el que queda en el fondo. Destilación: Indicado para separar dos líquidos miscibles, que se pueden separar, que hierven a temperaturas distintas o que tiene un sólido disuelto.

Consiste en verter la mezcla en un recipiente y ponerlo a calentar. Cuando se alcanza el punto de ebullición del primer líquido, éste evapora y pasa por el tubo refrigerante al que está conectado. Al pasar por este tubo, el vapor se enfría y condensa. Por último, recogemos el líquido, ya sustancia pura, en un recipiente.

Cromatografía: Comprende un conjunto de técnicas que tienen como finalidad la separación de mezclas basándose en la diferente capacidad de interacción de cada componente en otra sustancia. Consiste en pasar una fase móvil (una muestra constituida por una mezcla que contiene el compuesto deseado en el disolvente) a través de una fase estacionaria fija sólida. La fase estacionaria retrasa el paso de los componentes de la muestra, de forma que los componentes la atraviesan a diferentes velocidades y se separan en el tiempo. Cada uno de los componentes de la mezcla presenta un tiempo característico de paso por el sistema, denominado tiempo de retención. Cuando el tiempo de retención del compuesto deseado difiere del de los otros componentes de la mezcla, éste se puede separar mediante la separación cromatográfica. 3.- Mezclas homogéneas: disoluciones Una disolución es una mezcla homogénea que posee dos o más componentes. Llamamos disolvente a aquel componente que está en mayor proporción en la mezcla. Llamamos soluto al componente o componentes que se encuentran en menor proporción. Las disoluciones pueden presentarse en diferentes estados, no sólo líquido, dependiendo de los estados físicos de los distintos componentes.

Lo que nos importa en una disolución es la concentración. La concentración indica la cantidad de soluto que hay en una cantidad determinada de la disolución. Su importancia radica en la cantidad de mecanismos fisiológicos que dependen de este fenómeno. Por ejemplo, la concentración de azúcar(glucosa) en sangre debe estar en un intervalo determinado y, fuera de este, se producen situaciones de hipoglucemia o hiperglucemia. Modos de expresar la concentración: Porcentaje en masa: Nos indica los gramos de soluto que hay en 100 gramos de disolución. Se utiliza este modo cuando las concentraciones vienen expresadas en unidades de masa(gramos, kilogramos, etc). La masa del soluto y la disolución deben estar expresadas en las mismas unidades de medida.

% en masa de soluto = (masa de soluto / masa de disolución) · 100

El porcentaje de soluto se llama riqueza de soluto. Porcentaje de volumen: Nos indica el volumen de soluto que hay en 100 unidades de volumen de disolución. Se utiliza este modo cuando las concentraciones vienen expresadas en unidades de volumen (L o mL, generalmente). La masa del soluto y la disolución deben estar expresadas en las mismas unidades de medida. % en volumen de soluto = (volumen de soluto/ volumen de la disolución) · 100 Concentración en masa: Indica la cantidad de masa de soluto que hay en cada unidad de volumen de disolución. Se usa cuando: - el soluto es sólido y viene expresada en unidades de masa. - El disolvente es líquido y su cantidad viene expresada en unidades de volumen. Se mide Kg/m3 en el SI aunque lo más frecuente es g/dm3 o g/L. Concentración en masa de soluto = masa de soluto / volumen de disolución “No confundir concentración con densidad” Aunque se mida en las mismas unidades de medida, son conceptos distintos. Densidad = masa de disolución/ volumen de disolución

Sirve para sustancias puras como para mezclas, pero la concentración sólo se da en mezclas. En general, las disoluciones más concentradas son más densas. No tiene sentido hablar de concentración en masa en sustancias puras. Solubilidad: Llamamos solubilidad de una sustancia a la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en un disolvente determinado. Se expresa como: g. de soluto/ 100mL de disolvente o g. de soluto/ L. de disolvente Podemos clasificar las disoluciones de la siguiente manera: - Disolución diluida: aquella en la que hay poco soluto en relación con el disolvente. - Disolución concentrada: aquella en la que hay mucho soluto con relación al disolvente. - Disolución saturada: aquella que ya no admite más cantidad de soluto. La solubilidad en los sólidos en líquidos aumenta con la temperatura, aunque en otras sustancias apenas varía con ello. En el caso de la solubilidad de los gases en líquidos, la situación es diferente. En los mares y ríos hay oxígeno disuelto que los peces utilizan para respirar y lo mismo pasa con los gases que hay en los refrescos con burbujas. Pero al contrario de lo que ocurre en los sólidos la solubilidad de los gases en los líquidos disminuye a medida que aumenta la temperatura. 4.- Teoría atómico – molecular de Dalton. Hemos estudiado como se clasifica la materia, vamos a estudiar ahora de qué está hecha, cuál es su naturaleza. En los siglos V y IV a.C. había dos posturas diferentes. Por un lado Leucipo y Demócrito de Abdera defendieron que la materia estaba hecha de partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos. Y por otro lado, Platón y Aristóteles sostenían que la materia era algo continuo que siempre podemos dividir en partes más pequeñas, hasta el infinito. Como Aristóteles y Platón gozaban de más prestigio, sus teorías se consideraron más fiables y se tomaron como verdaderas hasta que en el s. XVIII, los científicos Lavoisier y John Dalton realizaron una serie de experimentos científicos que demostraron que la materia estaba formada por átomos.

La teoría En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y Demócrito pero basándose en una serie de experiencias científicas de laboratorio.

La teoría atómica de Dalton se basa en los siguientes enunciados:

- La materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles.

- Todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales en masa y propiedades y diferentes de los átomos de cualquier otro elemento.

- Los compuestos se forman por combinaciones de átomos de diferentes elementos en proporción constante.

La teoría atómica de Dalton permite explicar la existencia de sustancias simples y de muchos compuestos químicos. Esto se explica por las diferentes combinaciones y enlaces que pueden tener un mismo elemento químico.

Por ejemplo: Con el átomo de Oxígeno podemos tener O2(oxígeno) y O3 (ozono). Con los átomos de carbono y oxígeno, se obtiene CO(monóxido de carbono) y C O2 (dióxido de carbono). Estos compuestos, aun teniendo los mismos elementos, poseen diferentes propiedades. Debido a las diferentes formas de enlazarse pueden dar lugar a multitud de compuestos.

La teoría de Dalton explica que las sustancias puras pueden ser:

- Sustancias simples, formadas por un único elemento.

- Compuestos químicos, sustancia que resulta de la combinación de distintos elementos químicos en una proporción fija. Estos elementos no se pueden separar por procedimientos físicos.

La diferencia entre mezcla y compuesto químico es que, en el primero, los átomos pueden estar en diferente proporción y, además, no están unidos entre sí de manera que se pueden separar por medios físicos.