TEMA 2: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA?

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1 TEMA 2: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA? 1.- La materia: sustancias puras y mezclas Recordatorio Sustancias puras Mezclas Cómo distinguir un coloide de una mezcla homogénea. 2.- Separación de mezclas. 3.- Mezclas homogéneas: disoluciones Modos de expresar la concentración de las disoluciones Porcentaje en masa Porcentaje en volumen Concentración en masa Solubilidad. 4.- Diversidad de la materia: teoría-atómico molecular de Dalton Definiciones La teoría atómico molecular de Dalton. 1.- LA MATERIA: SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS Recordatorio Materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa La materia la podemos encontrar en tres estados: Sólido: un cuerpo en estado sólido se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y volumen. Líquido: un cuerpo en estado líquido se caracteriza porque el volumen que ocupa es constante si no se alteran las condiciones de presión y temperatura y su forma es esférica, sin embargo debido a la gravedad la forma de un líquido queda definida por el recipiente que lo contiene. Gaseoso: un cuerpo en estado gaseoso se caracteriza porque no tiene forma ni volumen propio. La materia tiene dos tipos de propiedades: - Propiedades generales: son comunes a toda la materia y no sirven para identificar las sustancias (masa, volumen, temperatura...). - Propiedades características: son características de la materia, por lo que sirven para identificar una sustancia (punto de ebullición, densidad...). Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 1

2 Clasificación de la materia Sustancias Puras Elementos Compuestos Materia Mezclas homogéneas Mezclas Mezclas heterogéneas Coloides Sustancias puras Las sustancias puras son las que no se pueden descomponer en otras sustancias más sencillas mediante procedimientos físicos, ya que están formadas por partículas del mismo tipo. Un elemento es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras sustancias más sencillas ni mediante procedimientos físicos ni mediante procedimientos químicos. Un compuesto es una sustancia pura que aunque no pueda descomponerse en otras sustancias más sencillas mediante procedimientos físicos, sí puede hacerlo mediante procedimientos químicos Mezclas Son sustancias formadas por la combinación de varias sustancias puras que se pueden separar mediante procedimientos físicos. Hay tres tipos de mezclas: - Mezcla homogénea: es aquella en la que no se distinguen los componentes que la forman. Ejemplos: puré, azúcar o sal disuelta en agua - Mezcla heterogénea: es aquella en la que se distinguen los componentes que la forman. Ejemplos: agua y aceite, una pizza... - Coloide: es una mezcla heterogénea que a simple vista parece homogénea. Ejemplos: la niebla, las emulsiones... Las emulsiones son mezclas de sustancias inmiscibles (es decir, que en principio no se puede mezclar). La mezcla de este tipo de sustancias se consigue al añadir una tercera sustancia llamada emulsionante. Un ejemplo de emulsión es la mayonesa casera que se hace al añadir al huevo aceite mientras se bate. En principio el agua que contiene la clara del huevo y el aceite que se añade para hacerla no se puede mezclar, sin embargo la yema del huevo contiene una sustancia emulsionante llamada lecitina gracias a la cual el agua y el aceite termina mezclándose Cómo distinguir una mezcla homogénea de un coloide Los coloides cumplen una propiedad llamada efecto Tyndall que no cumplen las mezclas homogéneas. Este efecto consiste en que cuando un rayo de luz se proyecta sobre un coloide este se refleja en las partículas que forman el coloide y se hacen visibles. Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 2

3 Coloide Mezcla homogénea 2.- SEPARACIÓN DE MEZCLAS Las mezclas son sustancias que están formadas por varios componentes que pueden separarse por procedimientos físicos. En esta pregunta estudiaremos algunos de esos procedimientos: Criba Tipos de mezclas: heterogéneas entre sólidos de distinto tamaño. Ejemplo: una mezcla de arena y piedras. Procedimiento: se pasa la mezcla por una criba o tamiz cuyos orificios dejarán pasar las partículas más pequeñas y retendrán las más grandes. Se utiliza para separar el café recién cogido. Filtración Tipos de mezclas: este método sirve para separar los componentes de una mezcla heterogénea entre un sólido y un líquido en el que no se puede disolver. Ejemplo: agua y arena. Procedimiento: este método consiste en pasar la mezcla por un filtro cuyos poros dejarán pasar únicamente el líquido y retendrá al componente sólido. Cristalización Tipos de mezclas: este método se utiliza para separar los componentes de una mezcla homogénea de un sólido disuelto en un líquido en el que queda disuelto. Ejemplo: una mezcla de azúcar disuelta en agua. Procedimiento: este método consiste en dejar reposar la mezcla hasta que la temperatura ambiente evapore el líquido y quede en el recipiente la sustancia sólida formando cristales. La cristalización es el método que se utiliza en las salinas para obtener la sal. Separación magnética Tipos de mezclas: este procedimiento se utiliza para separar los componentes de una mezcla heterogénea en la que uno de los componentes es un metal (habitualmente hierro, cobalto o níquel). Ejemplos: una mezcla de hierro y madera, limaduras de hierro y arena Procedimiento: consiste en pasar un imán por encima de la mezcla que atraerá a la sustancia metálica dejándola separada del resto de la mezcla. Decantación Tipos de mezclas: este método se utiliza para separar los componentes de una mezcla heterogénea entre dos o más líquidos inmiscibles (que no se pueden mezclar), ya que tienen distinta densidad (por lo tanto los líquidos quedarán unos encimas de otros formando capas). Ejemplo: agua y aceite. Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 3

4 Procedimiento: este método consiste en introducir la mezcla en un embudo especial llamado embudo de decantación y cuando los líquidos estén perfectamente separados se abre la válvula inferior del embudo para que vaya saliendo el primer líquido. Cuando este haya salido se cierra la válvula quedando los demás líquidos dentro del embudo. Si quedan varios líquidos en él se repetiría el procedimiento de la válvula. Destilación Tipos de mezclas: este método se utiliza para separar los componentes de una mezcla homogénea de dos o más líquidos que hierven a temperaturas muy diferentes, como por ejemplo el agua y el alcohol. Procedimiento: este método consiste en calentar la mezcla hasta que alcance la temperatura a la que hierve la sustancia con menor punto de ebullición. Esa sustancia se convierte entonces en vapor gaseoso que se hace pasar por un tubo refrigerante que lo enfría convirtiéndolo en líquido de nuevo que se recogerá en otro recipiente quedando así separada de la otra sustancia. Cromatografía Tipos de mezclas: este método sirve para separar los componentes de una mezcla homogénea en la que cada componente tarda un tiempo distinto en disolverse en una sustancia determinada, como por ejemplo los componentes de la tinta de un rotulador. Procedimiento: este método consiste en poner en contacto la mezcla con la sustancia en la que cada componente de la mezcla tarda un tiempo diferente en disolverse, de manera que cada una se irá separando conforme vaya disolviéndose. 3.- MEZCLAS HOMOGÉNEAS: DISOLUCIONES Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. En una disolución se distinguen: - Un disolvente: es de todos los componentes de la disolución el que se encuentra en mayor proporción y en el que se disuelven el resto de componentes. - Uno o más solutos: son los componentes de la disolución que se encuentran en menor proporción y que están disueltos en el disolvente. Ejemplo: imagina que mezclamos un litro de agua y una cucharada de azúcar. a) Quién crees que será el disolvente de la disolución que se forma? El agua, ya que se encuentra en mayor proporción que el azúcar y además el azúcar se disolverá en ella. b) Quién será el soluto? El azúcar, porque se encuentra en menor proporción que el agua y es la sustancia que se disuelve en la otra. Ejemplo: imagina un recipiente que contiene agua en la que hay disueltos azúcar y sal. a) Es una disolución? Sí porque es una mezcla homogénea. Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 4

5 b) Nombra los componentes de la misma. Agua, azúcar y sal c) Di cuál es el disolvente y cuáles son los solutos. El disolvente es el agua, porque es la sustancia en la que se encuentran disueltas las demás. Los solutos son el azúcar y la sal Modos de expresar la concentración de las disoluciones La concentración de una disolución es una información que nos dice la cantidad de solutos que hay disueltos en una cantidad determinada de la disolución. Ejemplo: la concentración de una disolución de sal en agua será la información que nos diga si la disolución está poco salada o muy salada, lo cual dependerá de la cantidad de sal que hayamos utilizado y la cantidad de disolución que tengamos. Importancia de la concentración de una disolución: para obtener una disolución determinada es importante mezclar unas cantidades concretas de los componentes que la forman, ya que si se alteran esas cantidades no se obtendría exactamente la disolución que buscamos. Por ejemplo, el suero fisiológico es una disolución de sal en agua destilada en la que para obtener 1000 gramos de suero hay que disolver exactamente 9 gramos de sal en 991 gramos de agua destilada. Si en vez de 9 gramos disolvemos otra cantidad de sal (por ejemplo 40 gramos) en 960 gramos de agua destilada, lo que obtenemos no será suero fisiológico. La concentración de una disolución se puede expresar de tres formas: utilizando el porcentaje en masa, utilizando el porcentaje en volumen y utilizando la concentración en masa Porcentaje en masa Nos indica los gramos de soluto que hay en 100 gramos de disolución. Este porcentaje se calcula con la siguiente fórmula: % en masa de soluto = Ejemplo: se ha preparado una disolución añadiéndole a 100 gramos de agua, 10 gramos de azúcar y 5 gramos de sal. a) Quiénes son el disolvente y los solutos? El disolvente es el agua porque es la sustancia que se encuentra en mayor proporción. Los solutos son el azúcar y la sal que son las sustancias que se encuentran en menor proporción. b) Calcula el porcentaje en masa de azúcar. % en masa de soluto = masa azúcar % en masa de azúcar = Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 5

6 Calculamos la masa de la disolución: Masa disolución = masa disolvente + s Masa disolución = Masa disolución = 115 gramos 10 % en masa de azúcar = 115 % en masa de azúcar = 8,7 % c) Calcula el porcentaje en masa de sal. % en masa de soluto = masa sal % en masa de sal = 5 % en masa de sal = 115 % en masa de sal = 4,3 % Porcentaje en volumen Nos indica el volumen de soluto que hay en 100 unidades de volumen de disolución. Se calcula con la siguiente fórmula: volumen soluto % en volumen de soluto = Ejemplo: se ha preparado una disolución mezclando 10 ml de alcohol y 100 ml de agua. Calcula el porcentaje en volumen de alcohol. volumen soluto % en volumen de soluto = Calculamos el volumen de la disolución: Volumen disolución = volumen disolvente + volumen solutos Volumen disolución = Volumen disolución = 110 ml volumen alcohol % en volumen de alcohol = Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 6

7 3.4.- Concentración en masa 10 % en volumen de alcohol = 110 % en volumen de alcohol = 9,09 % Nos indica la masa de soluto que hay en un volumen determinado de disolución. Se puede calcular con la siguiente fórmula: Concentración en masa de soluto = La concentración en masa de soluto se mide en g. ml Ejemplo: se ha preparado una disolución disolviendo 5 g de azúcar en agua hasta tener un volumen total de 100 ml. Calcula la concentración en masa de azúcar. Concentración en masa de soluto = masa Concentración en masa de azúcar = volumen azúcar disolución Concentración en masa de azúcar = 5 10 Concentración en masa de azúcar = 0,05 g ml Observación: no confundir la densidad de una sustancia con la concentración en masa en una disolución. La densidad de una sustancia es una propiedad de la sustancia entera, mientras que la concentración en masa es una propiedad que relaciona la cantidad de una sustancia con el volumen de otra sustancia Solubilidad Recordatorio: se llama solubilidad en agua de una sustancia a la cantidad máxima de esa sustancia que se puede disolver en 100 gramos de agua. Las disoluciones, según la cantidad de soluto que hay disuelto en una cantidad determinada de disolvente, se clasifican en: Disoluciones diluidas: son aquellas en las que hay poco soluto en comparación con la cantidad de disolvente. Disoluciones concentradas: son aquellas en las que hay mucha cantidad de soluto en comparación con la cantidad de disolvente. Disoluciones saturadas: son aquellas que no admiten más cantidad de soluto. Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 7

8 Solubilidad en los sólidos Cuando el soluto que hay disuelto en agua es un sólido, la solubilidad de ese soluto aumenta al aumentar la temperatura de la disolución. Ejemplo: sabemos que la solubilidad de la sal es 36 g; es decir, en 100 g de agua se pueden disolver como máximo 36 g de sal cuando la temperatura de la disolución es de 20 ºC. Se puede comprobar que si la disolución se calienta hasta alcanzar una temperatura de 100 ºC, entonces se pueden disolver más de 40 g de sal. Solubilidad en los gases Cuando el soluto es un gas su solubilidad disminuye a medida que aumenta la temperatura. Así por ejemplo, si tenemos una disolución saturada en la que el soluto es un gas y la calentamos, parte del gas tiende a escapar de la disolución. La presencia de burbujas en la disolución es señal de que el gas escapa de ella. Ejemplo: el agua caliente que vierten las fábricas a los ríos y embalses, a veces hacen que la temperatura de estos aumente y como consecuencia la solubilidad del oxígeno que hay disuelto en ellos disminuya, por lo que parte de este oxígeno se libera dejando menos cantidad para que los seres vivos que habitan en estos medios acuáticos puedan respirar y muchos de ellos mueren. 4.- DIVERSIDAD DE LA MATERIA: TEORÍA ATÓMICO-MOLECULAR DE DALTON Definiciones Átomo: es la parte más pequeña en la que se puede dividir la materia. Molécula: es la unión de varios átomos que pueden ser del mismo elemento o de distintos elementos. Notas: - Existen tantos átomos diferentes como elementos existen en la naturaleza. Así hay átomos de oxígeno, de carbono, de hierro - Ejemplos de moléculas: la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno forman una molécula de agua. Otro ejemplo sería la unión de tres átomos de hidrógeno y uno de nitrógeno que da lugar a la molécula de amoniaco La teoría atómico-molecular de Dalton Dalton fue uno de los primeros científicos en describir con acierto la materia. Los estudios que llevó a cabo le permitieron elaborar una teoría en la que detalla cómo es por dentro la materia, llamada teoría atómico-molecular de Dalton y que se resume en estos tres postulados: La materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles. Todos los átomos del mismo elemento tienen la misma masa y propiedades y son diferentes a las de los átomos de cualquier otro elemento. Los compuestos son combinaciones de átomos de diversos elementos. FIN DEL TEMA Tema 2. La materia: cómo se presenta? Página 8