SUSTANCIA QUÍMICA Una sustancia química es cualquier sustancia con una composición química definida, sin importar su procedencia. Por ejemplo, una muestra de agua tiene las mismas propiedades y la misma proporción de hidrógeno y oxígeno sin importar si la muestra se aísla. Una sustancia pura no puede separarse en otras sustancias por ningún medio mecánico. Estas sustancias pueden clasificarse en dos grupos: sustancias simples y compuestos. Las sustancias simples están formadas por átomos de un mismo elemento y los compuestos están formados por dos o más tipos de átomos de distintos elementos. El concepto de sustancia química se estableció a finales del siglo XVIII con los trabajos del químico Joseph Proust sobre la composición de algunos compuestos químicos puros tales como el carbonato cúprico. Proust dedujo que:

Todas las muestras de un compuesto tienen la misma composición; esto es, todas las muestras tienen las mismas proporciones, por masa, de los elementos presentes en el compuesto.

Esto se conoce como la ley de las proporciones definidas, y es una de las bases de la química moderna. La ley de las proporciones constantes o ley de las proporciones definidas es una de las leyes estequiométricas, según la cual Cuando se combinan dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una relación de masas constantes. Fue enunciada por Louis Proust, basándose en experimentos que llevó a cabo a principios del siglo XIX por lo tanto también se conoce como Ley de Proust. Para los compuestos que la siguen, por tanto, proporción de masas entre los elementos que los forman es constante. En términos más modernos de la fórmula molecular, esta ley implica que siempre se van a poder asignar subíndices fijos a cada compuesto. Hay que notar que existe una clase de compuestos, denominados compuestos no estequiométricos (también llamados bertólidos), que no siguen esta ley. Para estos compuestos, la razón entre los elementos puede variar continuamente entre ciertos límites. Naturalmente, otras sustancias como las aleaciones o los coloides, que no son propiamente compuestos sino mezclas, tampoco siguen esta ley. Se le llama materia a todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. En la mayoría de los casos, la materia se puede percibir o medir mediante distintos métodos de química analítica.

¿Qué es una sustancia?

Una sustancia es cualquier variedad de materia de composición definida y reconocible. Las sustancias se clasifican

en sustancias puras y mezclas.

¿Qué es una sustancia pura?

Una sustancia pura es un material homogéneo que siempre tiene la misma composición fija e invariable y cuyas

propiedades físicas y químicas son siempre las mismas. Algunas pueden descomponerse mediante procesos

químicos en otras sustancias más simples; por ejemplo, el Cloruro de sodio (sal común) , el azúcar Una sustancia es un sistema material formado por dos o más componentes mezclados, pero no combinados químicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas, es decir, que sus componentes pueden reaccionar entre sí en determinadas condiciones ambientales, como una mezcla aire-combustible en un motor de combustión interna. Una sustancia es la combinación física de dos o más sustancias que retienen sus identidades y que se mezclan pudiendo formar según el caso aleaciones, soluciones, suspensiones y coloides. Las sustancias son el resultado del mezclado mecánico de sustancias químicas tales como elementos y compuestos, sin que existan enlaces químicos u otros cambios químicos, de forma tal que cada sustancia ingrediente mantiene sus propias propiedades químicas. A pesar de que no se producen cambios químicos de sus componentes, las propiedades físicas de una sustancia, tal como por ejemplo su punto de fusión, pueden ser distintas de las propiedades de sus componentes. Algunas sustancias se pueden separar en sus componentes mediante procesos físicos (mecánicos o térmicos), como ser destilación, disolución, separación magnética, flotación, filtración, decantación o centrifugación. Los azeótropos son un tipo de mezcla que por lo general requiere de complicados procesos de separación para obtener sus componentes. Si después de mezclar algunas sustancias, éstas reaccionan químicamente, entonces no se pueden recuperar por medios físicos, pues se han formado compuestos nuevos.

Las sustancias se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Los componentes de una sustancia pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Homogeneo: Cuando todos los elementos que forman una agrupación son iguales (una manada de cebras serán todas iguales). No se diferencian unos de otros. En química cuando una sustancia tiene una composición uniforme. Sustancias homogéneas: Aquellas mezclas que sus componentes no se pueden diferenciar a simple vista. Las mezclas homogéneas de líquidos se conocen con el nombre de disoluciones y están constituidas por un soluto y un disolvente, siendo el primero el que se encuentra en menor proporción y además suele ser el líquido. Por ejemplo, el agua mezclada con sales minerales o con azucar, el agua es el disolvente y el azucar el soluto. Las SUSTANCIAS HOMOGÉNEAS son aquellas en las que los componentes de la mezcla no son identificables a simple vista. Una mezcla homogénea importante de nuestro planeta es el aire. El aire está formado por varios componentes como: Oxígeno: Elemento O. Nitrógeno: Elemento N. Dióxido de carbono: Compuesto CO2 Vapor de agua Otros gases en menor cantidad. Entre las sustancias homogéneas se distingue un tipo especial denominado disolución o solución. Al componente que se encuentra en mayor cantidad se le denomina solvente o disolvente y al que se encuentra en menor cantidad, soluto. En química, un sistema homogéneo es aquel sistema material que está formado por una sola fase, es decir, que tiene igual valor a las propiedades intensivas en todos sus puntos o de una mezcla de varias sustancias que da como resultado una sustancia de estructura y composición uniforme. Una forma de comprobarlo es mediante su visualización. Si no se pueden distinguir las distintas partes que lo forman, éste será homogéneo. Un sistema homogéneo es, por ejemplo, la mezcla de sal común sobre agua. La sal se disuelve en el agua de tal forma que es imposible verla a simple vista. El sistema constará de una sola fase y será homogéneo. Clasificación Los sistemas homogéneos se clasifican por lo menos de cinco maneras; las dos primeras, hacen referencia a la composición de los sistemas materiales homogéneos: Disoluciones o soluciones: cuando el sistema tiene una sola fase visible. Las disoluciones están formadas, como mínimo, por un disolvente y un soluto. Las soluciones son sistemas homogéneos que pueden fraccionarse en componentes más sencillos por medio de la destilación o la cristalización. Dichos componentes, a su vez, son sustancias puras. La aplicación sucesiva de métodos de separación de fases y de fraccionamiento, permite obtener un conjunto de sustancias puras, a partir de un sistema heterogéneo. Sustancias puras: es aquel sistema que está formado por una sola sustancia. Una sustancia pura es un sistema homogéneo a partir del cual no es posible obtener otras sustancias por medio de métodos de fraccionamiento. Pueden ser simples o compuestas; las simples están formadas por un único tipo de elemento, ejemplo: ozono y el oxígeno. Las compuestas, por ejemplo el H2O, se separan por el método de descomposición Clasificación de soluciones. El solvente o disolvente es el componente considerado como la sustancia que disuelve al otro componente o soluto. Esta distinción, aunque arbitraria, es bastante útil. Cuando ambos son líquidos, y uno de ellos es mucho más abundante que el otro, se le llama disolvente al más abundante: en el vinagre, el agua es el disolvente y el ácido acético, el soluto; en un ácido acético ligeramente contaminado con agua, la situación es inversa. Pero en ocasiones, la denominación de soluto y solvente se realiza simplemente adjudicando el primer nombre a aquella sustancia que nos interesa más desde el punto de vista químico; así, en las soluciones concentradas de ácido sulfúrico (tienen 98 g de ácido por cada 2 g de agua) se llama convencionalmente soluto al ácido sulfúrico. De acuerdo a la cantidad de soluto disuelto en cierta cantidad de solvente, las soluciones pueden denominarse: a) Diluida: es aquella que contiene solamente una pequeña cantidad de soluto (o solutos) en relación a la cantidad de disolvente.

b) Concentrada: es aquella que contiene una gran proporción de soluto. Estos términos son tan imprecisos como las palabras "grande" o "pequeño", en realidad, estos términos serán usados de acuerdo a la máxima cantidad de soluto que puede disolverse -en esas condiciones- en esa cantidad de solvente (que obviamente cambia de acuerdo a las sustancias consideradas). c) Saturada: precisamente, aquellas soluciones que contienen la máxima cantidad de soluto posible disuelta en cierta cantidad de solvente, se denominan saturadas. La concentración de soluto en esas soluciones se denomina solubilidad; esta cantidad varía, en general, con la temperatura. d) Sobresaturada: en ocasiones, un solvente disuelve mayor cantidad de soluto que la que es posible a esa temperatura (mayor que la solubilidad); ese tipo de soluciones se denomina sobresaturada. Una solución de este tipo no representa una situación estable y finalmente deriva en la solución saturada correspondiente y un exceso de soluto sin disolver. Cuando al formarse la mezcla no es posible discriminar a simple vista a los elementos que la forman se dice que se tiene una mezcla homogénea, esto significa que tiene la misma consistencia en cualquier parte de ella. Ejemplos de mezclas homogéneas:

1. El aire, es la mezcla homogénea de oxígeno, bióxido de carbono, vapor de agua y otros gases. 2. El agua de mar que se forma al mezclar agua con diversas minerales. 3. Una taza de café. 4. Alcohol con agua. 5. El humo del escape de un auto. 6. Detergente con agua. 7. Pintura en aceite. 8. La masa para preparar un pastel. 9. Tinta en agua. 10. La preparación de cemento para pegar ladrillos.

Una mezcla contiene dos o más sustancias combinadas de tal forma que cada una conserva su identidad química. Heterogéneo: Agrupación de elementos desiguales, se pueden diferenciar. En química aquella sustancia en la que se pueden diferenciar las fases o partes que la componen. Sustancias Heterogéneas: Aquellas mezclas en las que sus componentes se pueden diferenciar a simple vista. Las SUSTANCIAS HETEROGÉNEAS o no uniformes son aquellas en las que la composición de la muestra varía de un punto a otro. Muchas rocas pertenecen a esta categoría. En un trozo de granito se pueden distinguir varios componentes, que se diferencian entre ellos por el color. Normalmente sus componentes se pueden distinguir a simple vista o al microscopio. Las dispersiones Cuando una sustancia finamente dividida está distribuida como partículas indivisibles en el seno de otra, forma lo que se llama una dispersión. Si colocamos por separado trozos de diferentes sustancias sólidas en contacto con una cantidad relativamente grande de agua, se observa que algunas permanecen prácticamente intactas, mientras que otras desaparecen. En el primer caso hablamos de sustancias insolubles en agua y en el segundo de sustancias solubles en agua. Esto se puede visualizar con el siguiente ejemplo: si tenemos en principio un sistema heterogéneo formado por agua y una pequeña cantidad de sustancia sólida, CuSO4, de color azul celeste, se observa que poco a poco la sustancia sólida desaparece, el color se va difundiendo en todo el líquido hasta hacerse uniforme. Nuestro sistema se hizo homogéneo sin intervención de fuerzas externas. Este fenómeno se llama difusión y permite lograr una dispersión. Podemos definir una dispersión como la difusión de una sustancia en el seno de otra. En las dispersiones aparecen dos componentes perfectamente diferenciados: fase dispersa y fase dispersante. La fase dispersa la constituyen las partículas de una sustancia que por la fuerza de difusión se introducen en el seno de la otra, que es la fase dispersante.

El tamaño de las partículas de la fase dispersa puede variar desde el nivel molecular hasta conglomerados visibles a simple vista. Las propiedades de las dispersiones varían de acuerdo al tamaño de las partículas. La DISPERSIÓN GROSERA se componen de partículas con un diámetro de más de 1000 Å. Son sistemas heterogéneos que se caracterizan porque la fase dispersa puede ser observada a simple vista o con una lupa. Las dimensiones de las partículas dispersas son mayores que 50 µ. Por ejemplo: talco y agua, azufre y limaduras de hierro, agua y gas (soda). Son partículas invisibles a simple vista, pero visibles al microscopio óptico, y son las responsables de la turbidez u opacidad a la dispersión. Estas dispersiones sedimentan espontáneamente y la velocidad de sedimentación puede acelerarse por centrifugación. Por su considerable tamaño, las partículas groseras no atraviesan membranas permeables, dialíticas o semipermeables. Sirven como ejemplos los glóbulos rojos de la sangre, las gotas de grasa en la leche o las partículas de arcilla en agua de río. LA SUSPENSIÓN. En química, suspensión es una mezcla heterogénea formada por un sólido en polvo y/o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (fase dispersante o dispersora). Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecánicas. De igual manera este tipo de suspensiones puede promover distintas formas de energías, para la elaboración de mezclas homogéneas y coloides distintos entre sí. Los sólidos en suspensión son partículas sólidas pequeñas, inmersas en un fluido en flujo turbulento que actúa sobre la partícula con fuerzas en direcciones aleatorias, que contrarrestan la fuerza de la gravedad, impidiendo así que el sólido se deposite en el fondo. Los factores que influyen para que una partícula no se decante en el fondo son: Tamaño, densidad y forma de la partícula; Velocidad del agua. Desde el punto de vista fármaco técnico son formas farmacéuticas semilíquidas ó líquidas constituidas por principios activos sólidos e insolubles, dispersos en un vehículo adecuado. Desde el punto de vista fisicoquímico son sistemas heterogéneos bifásicos constituidos por una fase sólida dispersa, finamente dividida en el seno de una fase líquida denominada fase dispersante, externa ó continua. Tamaño de partícula: 1- 50 µ LAS EMULSIONES Una emulsión es una mezcla de líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea. Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Muchas emulsiones son de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos más comunes de aceites encontrados en la vida diaria. Ejemplos de emulsiones incluyen la mantequilla y la margarina, la leche y crema, el espresso, la mayonesa, el lado fotosensitivo de la película fotográfica, el magma y el aceite de corte usado en metalurgia. En el caso de la mantequilla y la margarina, la grasa rodea las gotitas de agua (en una emulsión de agua en aceite); en la leche y la crema el agua rodea las gotitas de grasa (en una emulsión de aceite en agua). En ciertos tipos de magma, glóbulos de ferroníquel líquido pueden estar dispersos dentro de una fase continua de silicato líquido. El proceso en el que se preparan las emulsiones se llama emulsificación. Las emulsiones son parte de una clase más genérica de sistemas de dos fases de materia llamada coloides. A pesar que el término coloide y emulsión son usados a veces de manera intercambiable, las emulsiones tienden a implicar que tanto la fase dispersa como la continua son líquidos. Existen tres tipos de emulsiones inestables: la floculación, en donde las partículas forman masa; la cremación, en donde las partículas se concentran en la superficie (o en el fondo, dependiendo de la densidad relativa de las dos fases) de la mezcla mientras permanecen separados; y la coalescencia en donde las partículas se funden y forman una capa de líquido. Cuando una emulsión se torna en una emulsión de agua en aceite o en una emulsión de aceite en agua depende de la fracción del volumen de ambas fases y del tipo de emulsificador. Generalmente, la regla de Bancroft se aplica: los emulsificadores y las partículas emulsificantes tienden a fomentar la dispersión de la fase en el que ellos no se disuelven muy bien; por ejemplo, las proteínas se disuelven mejor en agua que en aceite así que tienden a formar

emulsiones de aceite en agua (es por eso que ellos fomentan la dispersión de gotitas de aceite a través de una fase continua de agua). El color básico de las emulsiones es el blanco. Si la emulsión es diluida, el efecto Tyndall esparce la luz y distorsiona el color a azul; si es concentrado, el color se distorsiona hacia el amarillo. Este fenómeno se puede ver fácilmente al comparar la leche desnatada (sin o con poca grasa) con la crema (con altas concentraciones de grasa láctea). Las microemulsiones y nanoemulsiones tienden a ser claros debido al pequeño tamaño de la fase dispersa. Las DISPERSIONES COLOIDALES están formadas por partículas de diámetro comprendido entre 10 y 1000 Å Son partículas invisibles a simple vista o con microscopio óptico. Son estables a la gravedad y sólo sedimentan mediante centrifugación a altas velocidades (ultracentrifugación). Las partículas coloidales atraviesan membranas permeables (papel de filtro, filtro de arcilla), pero son retenidas por membranas dialíticas (celofán, colodión). Son sistemas heterogéneos cuya fase dispersa posee un alto grado de división y solamente es visible el ultramicroscopio. Este aparato no es más que un microscopio común en el cual la luz no incide directamente sobre las partículas sino en forma lateral. Así observadas, las partículas dispersas se aprecian como puntos luminosos debido a la luz que difunden. Este fenómeno de difusión de la luz se llama efecto Tyndall, y es observable cuando un rayo de luz penetra en una habitación a oscuras o en penumbra: las partículas de polvo atmosférico son visibles como puntos luminosos. Un ejemplo son las proteínas de la leche. Son ejemplo de dispersiones coloidales la gelatina, el agua jabonosa, la clara de huevo en agua. Las partículas de la fase dispersa reciben es ente caso el nombre de micelas, y sus dimensiones oscilan entre 0,1 µ y 0,001 µ. Se mueven en el seno de la fase dispersante en forma desordenada, con gran rapidez y en zigzag (movimiento browniano). Dada la pequeñez, pueden atravesar los filtros comunes. Las dispersiones coloidales más usuales son los hidrosoles, en los que el medio dispersante es el agua Cuando se combinan dos o más sustancias sin que exista entre ellas una reacción química se obtiene una mezcla la cual puede ser de dos tipos, mezclas homogéneas y heterogéneas. Una mezcla homogénea es aquella en la cual no es posible distinguir a los elementos que la forman a simple vista y su consistencia es uniforme en todas sus partes; por el contrario en una mezcla heterogénea es fácilmente identificar a los elementos que la forman. Las mezclas heterogéneas no tienen una composición uniforme y la distribución de las sustancias que la forman es desigual. Las propiedades químicas de los elementos que forman las mezclas heterogéneas no cambian tan solo se alteran algunas de sus propiedades físicas. Ejemplos de mezclas heterogéneas: El agua y arena Agua y aceite Polvo y aire

Una ensalada Frijoles y canicas Gasolina con agua Cera y agua Vinagre y Aceite Arena y piedras Granito