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Sustancias y mezclas
Todo lo que conocemos está formado por materia. El celular, las hojas de carpeta,
tu lapicera y hasta nosotros mismos estamos formados por materia.
A su vez, la materia está formada por átomos, que son la unidad más pequeña en
que está formada esa materia. También, dos o más átomos forman moléculas.
Para que puedas entender todo esto, vamos a explicar los sistemas materiales.
Estos pueden clasificarse en dos tipos:
Sustancias puras Estas a su vez se van a clasificar en dos tipos:
Elementos
Un elemento es un conjunto del mismo tipo de átomos. Pueden
tener uno o muchos átomos, pero todos del mismo tipo. Estos elementos
son los que encontramos en la tabla periódica como la que te presento a
continuación.
Te nombro algunos muy conocidos por vos: hidrógeno, oxígeno,
hierro, oro, cloro, etc.
Ejemplos
Compuestos
Son combinaciones de dos o más tipos de átomos. No
necesariamente habrá una sola molécula, puede haber varias, pero todas
del mismo compuesto. El compuesto más conocido es el agua (hidrógeno
y oxígeno), pero no la que consumimos sino agua pura. Otro compuesto
es la sal (sodio y cloro), la glucosa (carbono, hidrógeno y oxígeno)
Las sustancias puras solo pueden separarse mediante reacciones
químicas, ya que necesitan de mucha energía. En estos casos se rompen
las moléculas y ya no tendremos lo que teníamos. Por ejemplo, si
rompemos la molécula de agua (H2O) tendremos otra sustancia,
hidrógeno y oxígeno.
Mezclas Estas son precisamente mezclas de compuestos o de elementos. Por
ejemplo, antes mencionamos el agua pura como un compuesto, pero si a esta le
agregamos sales minerales ahí se convierte en una mezcla. Esta es el agua que
consumimos, porque es agua con sales minerales (sodio, calcio, cloro, etc.). las
mezclas se clasifican en tres tipos:
Homogéneas
Son las que no podemos diferenciar los componentes que la
forman a simple vista. Al ver este tipo de mezclas no podemos decir por
qué está formada ya que la vemos toda igual. Esto ocurre porque las
partículas que la forman son muy pequeñas.
Ejemplos:
aire (oxígeno, nitrógeno, helio, dióxido de carbono,
monóxido de carbono) es una mezcla de compuestos y
elementos
agua de la canilla (potable) o embotellada (agua, cloruro
de sodio [sal], hipoclorito de sodio [cloro o lavandina], calcio)
agua con sal
agua con azúcar
aleaciones de estaño y cobre que forman el bronce
Otra característica es que sus componentes se reparten de igual
manera en toda la mezcla. Por ejemplo, el agua con sal, si tomamos un
poco de ella de una parte u otra del recipiente siempre va a saber igual
porque la sal se reparte del mismo modo por toda el agua. Podemos decir
entonces que las propiedades y la composición es la misma en toda la
mezcla.
Para separar los componentes de este tipo de mezclas es
necesario que haya un cambio de estado. Un ejemplo:
agua y sal, damos calor y evaporamos el agua (cambio de
estado) quedándonos la sal. También, de un modo
parecido puede recuperarse el agua (destilación)
agua y alcohol, la separamos como en el caso anterior,
evaporando o destilando. Aquí lo que se toma en cuenta
es la temperatura a la que hierve cada uno de estos
líquidos. Al llegar a poco más de 78°C el alcohol pasa a
estado gaseoso y el agua todavía no ya que lo hace recién
a los 100°.
En resumen, para separar estas mezclas se necesita menos
energía, es más fácil. Son separaciones por métodos físicos. Al
separarlos seguiremos teniendo los mismos componentes solo que
separados.
Las mezclas homogéneas se conocen como disoluciones o
soluciones. En estas, el componente que se encuentra en menor
cantidad se llama soluto y la que se encuentra en mayor proporción,
solvente. Por ejemplo, la salmuera (agua y sal), el agua es el solvente y
la sal el soluto. La mayoría de las soluciones contienen agua y por eso
se las llama soluciones acuosas. Pero existen otras que se preparan
con otros líquidos como el benceno o el cloroformo, o con gases o
sólidos.
El soluto y el solvente pueden encontrarse en cualquier estado de
agregación. La condición para formar una solución es que, al mezclarse,
el soluto parezca desaparecer en el solvente.
SALMUERA Se usa para conservar alimentos. Es agua con sal. Una solución de
sólido en líquido
SODA
Bebida gaseosa con diminutas
burbujas de gas en agua. Es una
solución de gas en líquido.
ALCOHOL Es una mezcla de dos líquidos, etanol y agua. Una solución de líquido en
líquido.
Concentración de una solución
La concentración de una solución tiene que ver con la cantidad de
soluto que se disuelve en el solvente. Se puede expresar de muchas
maneras como “un sobre de jugo en un vaso de agua”, “un sobre de jugo
en un litro de agua”, etc.
La concentración justa es la que indica la etiqueta del producto. Si
se utiliza menor cantidad de soluto que la indicada, se obtiene una
solución diluida. Si se prepara con mayor cantidad de soluto que la
indicada, se obtiene una solución concentrada. Pero existe un máximo
de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de
solvente. A esto se llama solubilidad.
Ahora, a la solución que resulta de disolver el máximo de soluto
en una cantidad de solvente, a una temperatura determinada, se la llama
saturada. Si seguimos agregando soluto a esa cantidad de solvente, la
mezcla deja de ser homogénea.
Se menciona la temperatura ya que es un factor que influye en la
solubilidad. Por ejemplo, cuando hacemos un té este toma un mayor color
según la temperatura del agua.
Al comienzo de este tipo de mezclas mencionamos formas de
separarlas. Veamos algunas tomando como ejemplo la salmuera:
Cristalización
Dejar que se evapore el agua y queda la sal en el fondo.
Destilación simple
Se calienta la solución en el equipo de destilación. Se
coloca en un balón con salida lateral y la boca superior
tapada. Se calienta hasta que el componente líquido se
evapora. Los vapores pasan por la salida lateral hacia un
refrigerante, formado por dos tubos uno dentro de otro, sin
conexión entre sí. Por el tubo externo circula agua fría. Por
el tubo interno pasa el vapor, que al tomar contacto con la
superficie fría del otro tubo se va condensando hasta que
por el extremo opuesto sale el agua, separada del soluto.
ACERO Es una mezcla de hierro y carbono que se llama aleación. Es una
solución de sólido en sólido.
GAS NATURAL Es una mezcla de varios gases: metano, etano, propano y butano. Es una
solución de gases.
Cromatografía
Es un método para separar componentes y a la vez
identificarlos. Se coloca la mezcla sobre un soporte (papel
absorbente, tiza, placa especial), al que se llama fase
estacionaria.
Un gas o
líquido, fase
móvil,
arrastran la
mezcla a
través del
soporte y se
separan.
Sistemas coloidales
Son las mezclas donde las partículas tienen un tamaño intermedio
entre las anteriores y la que veremos a continuación. Tampoco podemos
verlas a simple vista, pero sí con el microscopio óptico. Son más
complicadas de identificar porque podemos confundirlas con las
homogéneas.
Por ejemplo:
la leche (agua con muchas proteínas como la caceína, que
le da el color blanco, y muchos lípidos) podemos
diferenciar sus componentes al microscopio.
los geles
la mayonesa
la sangre (plasma, glóbulos rojos, glóbulos blancos)
Si conocemos algunas de sus características será más fácil
reconocerlas. Una de ellas es que podemos diferenciar sus componentes
con el microscopio, otra es que produce el efecto Tyndall. Este efecto se
llama a la dispersión de la luz. Se pasa un rayo de luz a través de una
mezcla, si esta es homogénea la luz la atraviesa y continua. Si lo que
atraviesa en un sistema coloidal, al cruzar por este, la luz se va a
dispersar. A esto se lo conoce como efecto Tyndall y solo lo producen los
sistemas coloidales. Un ejemplo muy claro es cuando estamos en un
vehículo y hay niebla, la luz se
dispersa porque en esa niebla
hay partículas muy pequeñas de
agua. Otro ejemplo es cuando
entra luz por una ventana y se
dispersa, ocurre porque hay
polvo en el aire.
Heterogéneas
Podemos diferenciar los componentes que la forman a simple
vista. Sus partículas son de un tamaño considerable. Hay dos ejemplos
que nos pueden ayudar a entender ya que son clarísimos:
el agua con aceite, claramente
podemos ver los dos componentes.
el granito, con el que está hecha la
mesada de tu cocina. Este está
formado por cuarzo, feldespato y mica
y claramente se ven los tres
componentes.
En estas mezclas si importa que parte de la mezcla tomamos, por
ejemplo, en el granito si lo rompemos podemos quedarnos con un pedazo
de feldespato o con un pedazo de cuarzo y ya no tendrán las mismas
propiedades. Por lo tanto, varía la composición y propiedades según la
parte de la mezcla que tomemos.
La separación se produce mediante procedimientos mecánicos.
Por ejemplo:
el agua del aceite voy a decantar. Utilizo un tubo de
decantación, cuando se separan dejo caer el agua. Al
terminar de caer paro para que no caiga el aceite.
agua y arena se pueden separar mediante filtración. Se
pasa esa mezcla por un filtro.
Separación de mezclas heterogéneas
Seguramente has realizado una separación de estas mezclas en alguna
oportunidad, ya verás. Los métodos que se utilizan son mecánicos y se realizan con
ciertos instrumentos o dispositivos. Métodos:
Tamización
Se utiliza un tamiz y sirve para
separar dos sólidos de diferentes
tamaños.
Filtración
Se utiliza un filtro y sirve para separar un
líquido de un sólido. El sólido queda
retenido en el filtro y el líquido se recolecta
en otro recipiente.
Decantación
Se utiliza una ampolla de
decantación y sirve para
separar dos líquidos como el
agua y el aceite. Recuerda lo
que se explicó
anteriormente.
Tría
Se utiliza una pinza y sirve para
retirar un componente sólido de
tamaño considerable de
cualquier mezcla.
Imantación
Se utiliza imanes y sirve
para separar ciertos metales
de otros materiales. Por
ejemplo, hierro, clavos o
alfileres de acero.
Centrifugación
Se utiliza un aparato llamado centrífuga que gira a una velocidad variable.
El componente más pesado, en general, el sólido, tiende a depositarse o
decantar en el fondo del recipiente. La fuerza que se genera al girar hace
que esto sea más rápido y completo. En el hogar se utiliza para secar
verduras. El uso más conocido es en el laboratorio de análisis clínicos
donde se separa el componente sólido (glóbulos rojos) del líquido
(plasma)
Te dejo un link para ver un video muy explicativo sobre las sustancias y las mezclas
https://www.youtube.com/watch?v=wvjQmvH-GOs
También van otros sobre separación
Mezclas homogéneas
https://www.youtube.com/watch?v=BmfGI3rUlOc
Mezclas heterogéneas
https://www.youtube.com/watch?v=x2VMjZUXdqk
Actividades
1. Escribe ejemplos de mezclas que conoces.
2. Elabora una definición de sustancia.
3. Escribe el estado de agregación (sólido, líquido, gaseoso) de las siguientes
mezclas:
a) Agua salada
b) Soda
c) Aire
d) Acero inoxidable
4. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Escribe
correctamente las que son falsas.
a) Los coloides son mezclas homogéneas
b) El agua es una mezcla homogénea
c) En cualquier solución, la sustancia que se encuentra en menor cantidad
se llama solvente
d) Generalmente, la solubilidad aumenta con la temperatura.
e) Una solución diluida es la que tiene mucho soluto.
f) Una solución concentrada es la que tiene mucho soluto.
5. Las siguientes afirmaciones son incorrectas. Corregilas, fundamentando tu
respuesta.
a) El tamizado se utiliza para separar un sólido de un líquido
b) La técnica de filtración se emplea para separar dos líquidos insolubles
entre sí
c) La decantación es una técnica que se utiliza para separar dos sólidos de
distinto tamaño
d) En mezclas homogéneas es posible observar sus componentes a simple
vista.
e) El soluto es el componente que se encuentra en mayor proporción en
una solución.
6. Proponé un ejemplo para cada mezcla
a) Heterogénea formada por dos componentes
b) Homogénea formada por un componente líquido y uno sólido
c) Homogénea formada por dos componentes líquidos
7. Completá las frases con estas palabras
Al mezclar agua con jugo de naranja en polvo, se forma una mezcla_ _ _ _ _ _
El agua es el _ _ _ _ _ _ y el jugo en polvo, el _ _ _ _ _ _
La mezcla se puede separar por _ _ _ _ _ _ _ _ _ y se pierde el agua.
Para recuperar también el agua se debe llevar a cabo una _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
8. Investigá sobre la filtración aplicada al proceso de potabilización de agua,
responde las preguntas y luego elaborá un informe
a) ¿En qué etapa del proceso de potabilización se aplica la filtración?
b) ¿Qué tipos de filtros se utilizan?
c) ¿Por qué es necesario aplicar la filtración en este proceso? ¿Qué se
consigue con ello?
d) ¿Qué es el agua antes de la potabilización? ¿Y después de ser
potabilizada?
soluto Destilación simple cristalización solvente homogénea