TEMA 3: Composición de la Materia

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1 TEMA 3: Composición de la Materia 1. Mezclas homogéneas y heterogéneas Una mezcla es una composición de varias sustancias con distintas propiedades. Distinguimos dos tipos de mezclas: Mezclas homogéneas: No se pueden distinguir los componentes de la mezcla (ni siquiera con microscopios). Son uniformes y sus propiedades son idénticas en cualquier punto de la mezcla. Ej: agua con sal). Las aleaciones son mezclas homogéneas de especial interés y están formadas generalmente por dos o más metales. Ej: Latón (cobre + zinc), Oro 18 kilates (oro + plata/ cobre ). Mezclas heterogéneas: Sus componentes se distinguen a simple vista o con microscopios. No son uniformes y sus propiedades son diferentes en los distintos puntos de la mezcla. Ej: agua con arena. Los coloides son mezclas heterogéneas de especial interés. Un coloide es una dispersión de las partículas de una sustancia (fase dispersa) entre las partículas de la otra (medio de dispersión). Ej: gelatina [líquido (fase dispersa) + sólido (medio de dispersión)], espuma [gas (fase dispersa + líquido (medio de dispersión)]. 2. Técnicas de separación de mezclas Mezclas homogéneas: se separan en base al distinto punto de ebullición de los componentes de la mezcla. Cristalización: Ideal para separar mezclas de sólidos disueltos en líquidos (Ej: agua con sal). Se evapora el líquido y el sólido cristaliza (precipita en el fondo). Destilación: Ideal para separar dos líquidos con diferente punto de ebullición. Se calienta la mezcla y uno de los líquidos, el que tiene menor Tª de ebullición, evapora primero. Este vapor es recogido en el destilador y al enfriarse se vuelve a hacer líquido. Mezclas heterogéneas: se separan en base a su distinto tamaño, densidad, magnetismo, Filtración: Ideal para separar mezclas de sólidos y líquidos (Ej: agua y arena). Se emplean filtros o tamices con un tamaño de malla que retiene la partícula y deja pasar el líquido. Decantación: Ideal para separar dos líquidos de diferente densidad (Ej: agua y aceite). Se usan embudos de decantación que dejan pasar primero al líquido más denso. Separación magnética: Ideal para la separación de mezclas de sólidos en la que uno es atraído por un imán, como el hierro, acero, (Ej: virutas de acero y arena). 3. Disoluciones y sustancias puras Una disolución es una mezcla homogénea de sustancias. El componente de mayor proporción es el disolvente y el resto de componentes son solutos. Ej: agua con sal. En función de la solubilidad (capacidad para disolverse) de los componentes de la disolución se distinguen: Disolución diluída: poco soluto disuelto. Disolución saturada: ya no se puede disolver más soluto. Disolución: sobresaturada: la cantidad de soluto es excesiva y ya no se disuelve (precipita).

2 Para calcular la cantidad de soluto que se ha disuelto en un volumen de líquido determinado se usa la concentración. Ej: Si disolvemos 20 g de azúcar en 0,1L de agua la concentración es: 20g : 0,1L = 200g/L. La concentración también se puede expresar como tanto por ciento en masa. De esta forma expresamos los gramos de soluto existentes en 100 g de disolución. Donde: masa de disolución = masa de soluto + masa de disolvente. Ej: un refresco que contiene un 5% de azucar indica que de cada 100g de refresco, 5g son de azucar. Otra forma de expresar una concentración es mediante el tanto por ciento en volumen. Esta forma es útil para disoluciones cuyo soluto es un líquido o una gas. Ej: una bebida alcohólica que marca una gradación del 6% indica que de cada 100 ml de bebida, 6 ml son de alcohol. 4. Sustancias puras: simples y compuestas Cuando una mezcla homogénea funde o hierve a la misma temperatura, es decir presenta Tª de fusión o ebullición constante, no se habla de disolución sino que se trata de una sustancia pura. Las sustancias puras pueden ser: Simples: formada por átomos de un único tipo. Ej: Oxígeno. Compuestas: formada por distintos tipos de átomos. Ej: agua (formada por Hidrógeno y Oxígeno). Las sustancias compuestas se pueden separar en sustancias simples mediante dos técnicas: Electrólisis: aplicando a la sustancia una corriente eléctrica. Descomposición térmica: Calentando fuertemente la sustancia.

3 5. Estructura atómica: modelos atómicos Diferentes científicos, estudiando de qué estaba compuesta la materia, fueron elaborando teorías y modelos atómicos hasta llegar al conocimiento actual. Modelo de Dalton: Estudiando reacciones químicas enunció que la materia estaba formada por átomos, partículas macizas e indivisibles que son idénticas en un mismo elemento químico. Modelo de Thomson: Trabajando con gases a baja presión demostró que los átomos están formados por partículas con carga negativa (electrones) y dado que el átomo es neutro dedujo que también habría partículas con carga positiva. Modelo de Rutherford: Con sus experimentos con finas láminas de oro demostró que el átomo no era macizo. Tiene un núcleo con carga positiva (protones) y alrededor los electrones giran en la corteza. Modelo de Böhr: Los electrones no están todos a la misma distancia del núcleo sino que giran alrededor del núcleo en diferentes órbitas (capas). Al suministrar energía (ej: calor) a los átomos los electrones saltan de órbita y emiten luz. El modelo atómico actual (modelo mecano cuántico) acepta que:

4 La unidad más pequeña de la que está constituida la materia es el átomo. En el átomo se distingue: Núcleo: en el centro del átomo y representa la práctica totalidad de la masa del átomo. En el núcleo hay dos tipos de partículas: - Protones: con carga positiva. - Neutrones: sin carga. Corteza: apenas tiene masa y está en torno al núcleo. En él se encuentra otro tipo de partículas: - Electrones: con carga negativa. El átomo es eléctricamente neutro, es decir, tiene el mismo número de protones que de electrones. Los átomos de los elementos químicos se diferencian por el número de protones que tienen en el núcleo. 6. Clasificación periódica Para expresar el número de partículas presentes en un átomo se emplean el: Número Másico (A): Es el número total de partículas en el núcleo, es decir, la suma de protones y neutrones. Número Atómico (Z): Es el número de protones en el núcleo del átomo. Con estos dos datos podemos calcular el número de neutrones presente en un átomo: Nº de neutrones= A (nº másico) - Z (nº atómico).

5 Los átomos de un elemento químico que tienen número atómicos iguales pero distintos números másicos se llaman Isótopos. Ej: Isótopos de Hidrógeno: Protio: 1 electrón y 1 protón. Deuterio: 1 electrón, 1 protón y 1 neutrón. Tritio: 1 electrón, 1 protón y 2 neutrones. En los átomos neutros el número de protones es igual al número de electrones. Sin embargo en determinadas reacciones químicas los átomos pueden ganar o perder electrones y dejar de ser electricamente neutros y se llaman Iones. Los iones positivos tienen menos electrones (perdieron electrones) que los átomos neutros. Los iones negativos tienen más electrones (ganan electrones) que los átomos neutros. Los átomos se ordenan en la Tabla Periódica que reúne dos características fundamentales: Están ordenados en número creciente de número atómico y de número másico de sus isótopos. Se agrupan en columnas o familias que muestran semejanza en sus propiedades. 7. Uniones entre átomos Los átomos se unen para formar la mayor parte de compuestos y sustancias que conocemos. Hay varios tipos de enlace que determinan las propiedades que luego tendrán las sustancias.

6 Metálico: Característico del grupo de los metales. Las sustancias resultantes conducen bien la electricidad. Ej. Cobre (Cu) Iónico: Característico del grupo de las sales. Tiene lugar entre iones y en solución acuosa los iones se separan. Ej: ClNa > Cl - + Na + Covalente reticular: Característico de sólidos de alta dureza. Los átomos están fuertemente unidos y las sustancias poseen elevadas temperaturas de fusión. Ej: cuarzo (SiO2) Covalente molecular: Característico de sustancias volátiles y que funden fácilmente (baja Tª de fusión y ebullición). Los átomos están fuertemente unidos pero en pequeños grupos. Ej: agua (H2O), butano (C4H10), sacarosa (C12H22O11). 8. Elementos químicos en el cuerpo humano Nuesto cuerpo está formado por diferentes elementos químicos pero los cuatro más abundantes son el Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno (CHON).