separación, purificación y sustancias puras

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UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN.

FACULTAD DE FILOSOFÍA Y EDUCACIÓNDEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN BÁSICA

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

PROPIEDADES DE LA MATERIA

La química es el estudio de la materia y de los cambios que puede sufrir. La química trata de entender el mundo material a través de observaciones cualitativas y cuantitativas, y usar los conocimientos así adquiridos para adaptar el mundo material a nuestros propios intereses.

Tus amigos o amigas pueden conocerte por el aspecto físico: estatura, peso, color de ojos y del cabello. Las sustancias químicas también pueden reconocerse por su aspecto físico: sabor, color, viscosidad, peso, etc. Propiedades como éstas, que pueden observarse y medirse sin alterar la composición de una sustancia, se denominan propiedades físicas. Las propiedades físicas nos permiten clasificar e identificar las sustancias del mundo material (un ejemplo es la temperatura a la que se funde o hierve una sustancia, todo esto se verá más adelante).

CA M B I O S F Í S I C O S

Los cambios en las propiedades físicas de una sustancia, los cambios físicos, son de interés en química. La misma sustancia está presente antes y después de un cambio físico, aunque el estado físico de la sustancia o el tamaño y forma general de sus fragmentos haya cambiado. Un ejemplo es la fusión de un sólido, y la temperatura a la que esto ocurre a menudo es tan característica que puede servir para identificar la sustancia. Por ejemplo, el estaño y el plomo se parecen en cuanto a su aspecto externo, pero el estaño se derrite a 231,8 °C mientras que el plomo se funde a una temperatura casi 100 grados Celsius más alta (324,5 °C).

ESTADOS DE LA MATERIA

Para comprender los estados de agregación de la materia, es recomendable ver el video subido a la plataforma.

SUSTANCIAS, MEZCLAS Y SEPARACIONES

Una sustancia pura es materia de un tipo específico. Cada sustancia tiene un conjunto bien definido de propiedades características que son diferentes de las propiedades de cualquier otra sustancia. La sustancia también tiene la misma composición –los mismos componentes en las mismas proporciones– que cualquier otra muestra de esa sustancia (bromo, cobre y silicio) y puede ser un elemento o un compuesto.

La mayor parte de las muestras de materia naturales constan de dos o más sustancias: es decir, son mezclas. Un vaso de jugo natural de frutilla es una mezcla, pues se aprecia la fibra, la pulpa y las pepitas de la frutilla. Una mezcla en la que pueden verse la textura desigual del material se denomina mezcla heterogénea. Algunas mezclas heterogéneas parecen a primera vista

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totalmente uniformes, pero si se examinan más de cerca se comprueba que no es así. Por ejemplo, la sangre no parece tener una textura uniforme a simple vista, pero una amplificación revela la presencia de partículas en la superficie del líquido. En una mezcla heterogénea las propiedades en una región son distintas de las propiedades en otra región.

Una mezcla homogénea, o solución, es totalmente uniforme en el nivel macroscópico y consta de dos o más sustancias. En una solución hay heterogeneidad en la nanoescala, donde los átomos o moléculas individuales son demasiado pequeños para verse con el ojo desnudo. Ejemplos de soluciones son el aire limpio (en su mayor parte una mezcla de N2 y O2 gaseoso), agua endulzada y algunas aleaciones de latón (mezclas homogéneas de cobre y cinc). Las propiedades de una mezcla homogénea son las mismas en todos los puntos de una muestra dada, pero pueden variar de una muestra a otra dependiendo de las propiedades relativas de los componentes.

El azúcar de mesa puro, se descompone al calentarse, pasando por una serie compleja de cambios (caramelización) que producen el color pardo característico del caramelo. Si se calienta por más tiempo a una temperatura suficientemente alta, la sacarosa se convierte por completo en otras dos sustancias, carbono y agua. Además, si se recoge el agua, se le puede descomponer aún más para producir hidrógeno y oxígeno puros haciendo pasar una corriente eléctrica a través de ella. Sin embargo, las sustancias como el carbono, el hidrógeno y el oxígeno ya no pueden descomponerse en dos o más sustancias nuevas. Tales sustancias se denominan elementos.

Los elementos son las sustancias (simples y compuestas) más fundamentales con las cuales se construyen todas las cosas materiales. La partícula más pequeña que conserva las propiedades del elemento es el átomo. Los átomos de un elemento sólido están organizados con arreglo a un patrón regular y son del mismo tipo. Todos los átomos de un trozo de cobre son átomos de cobre. Todos los átomos de un trozo de plata son átomos de plata. Los átomos de un elemento particular no se pueden dividir en átomos más simples. El oro nunca ha sido descompuesto en átomos más simples, lo que demuestra que es un elemento.

Una sustancia simple es aquella en cuya composición solo entra un elemento y por lo tanto, todos sus átomos constituyentes tienen el mismo número atómico. Por ejemplo, el diamante y el grafito son dos sustancias simples cuyo componente es el carbono. Así también el oxígeno natural (O 2) y el ozono (O3) son dos sustancias simples cuyo componente es el oxígeno.

Elemento y sustancia simple no son sinónimos. Una sustancia compuesta por descomposición da lugar a sustancias simples; no a elementos libres. Un elemento no es algo tangible; sí lo es una substancia simple. La confusión se debe al hecho de que por lo general las sustancias simples tienen el mismo nombre que el de su elemento.

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La tabla periódica de elementos contiene más de 100 elementos, la mayor parte de cuales son poco comunes; tan solo unos 10 elementos componen el 99% de todo lo que hay en la corteza terrestre.

Una sustancia compuesta es aquella en cuya composición entran dos o más elementos y, por lo mismo, no todos sus átomos constituyentes tienen el mismo número atómico. Las sustancias puras como la sacarosa y el agua, que pueden descomponerse en dos o más sustancias puras diferentes, se conocen como compuestos. Los compuestos son sustancias puras constituidas por elementos de dos o más tipo, combinados unos con otros en proporciones fijas. Cada compuesto tiene una fórmula química que indica las proporciones en que se combina cada elemento. La fórmula química del amoniaco es NH3, lo que indica que un átomo de nitrógeno está combinado con tres átomos de hidrógeno. Las propiedades del compuesto son diferentes de las propiedades de los elementos que lo forman.

Si un compuesto consta de dos o más elementos distintos, ¿en qué se distingue de una mezcla? Hay dos diferencias: (i) un compuesto tiene propiedades específicas y (ii) un compuesto tiene una composición específica. Tanto las propiedades como la composición de una mezcla pueden variar. Una solución de azúcar en agua puede ser muy dulce o apenas dulce, dependiendo de qué tanta azúcar se haya disuelto. Otras propiedades, como su viscosidad (resistencia al flujo) también pueden variar. No existe una composición específica de una solución de azúcar, y al cambiar la composición, las propiedades también cambian.

Por otra parte, 100 gramos (g) de agua pura siempre contienen 11,2 g de hidrógeno y 88,8 gramos de oxígeno. EL agua siempre se funde a 0 °C y hierve a 100 °C (a un atmósfera de presión), y siempre es un líquido incoloro a temperatura ambiente.

P A R A F I N A L I Z A R

Mezcla cantidades semejantes de arena, sal y pimienta (molida). Pronto te darás cuenta de lo difícil que resulta reconocer cada integrante en la mezcla ¿Cómo volverías a separar los compuestos de esta mezcla?

Algunas recomendaciones que puedes tener en cuenta son:

a) Acercar un peine con carga electrostática que adquiere después de peinarte.b) Agregar agua y filtrar

Mezclar es fácil. Lo difícil es volver a separar. Es como revolver y arreglar tu habitación.

En general, una separación es la operación por la cual una mezcla se divide en –al menos– dos fracciones de diferente composición. Para lograr una separación se aprovecha el hecho de que los diversos compuestos de una mezcla tienen diferentes propiedades físicas y químicas.

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ACTIVIDAD

1. En el contexto de lo visto en clase y en lo que se detalla en este documento, defina los siguientes conceptos: materia, propiedad y composición de la materia, mezcla, solución, soluto, solvente, mezcla homogénea, mezcla heterogénea, coloide, estados de la materia, estado sólido, estado líquido, estado gaseoso, sustancia pura, elemento, compuesto, elemento, átomo, sustancia simple, núcleo atómico, protón, electrón, número atómico, número másico.

2. Construya un mapa conceptual con los conceptos anteriores. El mapa podría dar cuenta de la siguiente pregunta: Qué es la materia desde un punto de vista químico.Puede agregar conceptos o bien prescindir de algunos.

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separación, purificación y sustancias puras

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