Tema 4: Sustancias puras y mezclas

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1 Tema 4: Sustancias puras y mezclas Esquema de trabajo: 1. Sustancias puras: Tipos: elementos y compuestos. 2. Mezclas: Tipos: Homogénea y heterogénea 3. Disoluciones Concepto Componentes Tipos de disoluciones Concentración 4. Métodos de separación de mezclas Atendiendo a su composición, los sistemas materiales pueden clasificarse en dos grupos: Sustancias puras Mezclas 1.- Sustancias puras Entendemos por sustancias puras a aquellos sistemas materiales formados por un sólo tipo de sustancia. Dicho de otro modo, las sustancias puras estarán formadas por partículas idénticas entre si. Existen dos tipos de sustancias puras: Elemento químico: es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras sustancias puras más sencillas. Los elementos químicos están recogidos en la Tabla Periódica, se representan mediante símbolos formados por una letra (mayúscula ) o dos letras (primera mayúscula). por ejemplo: Elemento químico Símbolo Sodio Na Cobre Cu Estructura del Na Estructura del Cu 1 Crees que las partículas de sodio y las de cobre serán iguales? Razona la respuesta

2 Compuesto químico: Es una sustancia pura formada por la unión de varios elementos químicos. Estás sustancias presentan partículas idénticas entre si que pueden descomponerse en elementos químicos. Los compuestos químicos se representan mediante fórmulas químicas, que nos informan de los elementos que forman al compuesto y en que cantidad interviene cada elemento partícula de agua Compuesto químico Agua Fórmula H 2 O Observamos como todas las partículas del agua son idénticas entre si y están formadas por 2 elementos: hidrógeno y oxígeno 2.- Mezclas Una mezcla es un sistema material formado por dos o mas sustancias por la tanto vamos a encontrar distintos tipos de partículas Por ejemplo: Si observamos la figura, vemos como existen dos tipos de partículas, por lo tanto estamos ante una mezcla de 2 sustancias : agua y amoniaco Existen dos tipos de mezclas: Mezcla homogénea: es aquella mezcla en la que las partículas de sus componentes no se pueden distinguir ni a simple vista ni con ayuda de un microscopio ordinario. Por ejemplo: Si añadimos un poco de sal en un vaso de agua y agitamos, obtenemos una mezcla de sal en agua donde resulta imposible distinguir las partículas de sal de las partículas del agua. Por la tanto estamos ante una mezcla homogénea. 2

3 Mezcla heterogénea: es aquella mezcla en la que las partículas de sus componentes se pueden distinguir a simple vista o con ayuda de un microscopio ordinario. Por ejemplo: Si añadimos un poco de arena en un vaso de agua y agitamos, obtenemos una mezcla de arena en agua donde resulta fácil distinguir a simple vista las partículas de arena de las partículas del agua. Por la tanto estamos ante una mezcla En ocasiones resulta fácil confundir una mezcla homogénea con una heterogénea, veamos el ejemplo de la leche: si observamos un vaso de leche a simple vista podemos pensar que forma un sistema homogéneo, pero si usamos un microscopio se pueden ver las partículas de grasa que contiene la leche, por lo tanto la leche es,en realidad, una mezcla heterogénea 3. Disoluciones Una disolución es un sistema material homogéneo formado por la mezcla de dos o más sustancias. Al componente mayoritario de una disolución se le denomina disolvente, mientras que al resto de componentes se les conoce como solutos Preparación de una disolución de sal en agua Disolvente: agua, ya que es el componente mayoritario Soluto: sal, al encontrarse en menor proporción. Disolución = Disolvente + soluto (agua) (sal) Disolución 3

4 Tipos de disoluciones: relación soluto/disolvente Antes de hablar de los tipos de disoluciones existentes debemos conocer un concepto que nos va a ayudar a entender la clasificación de las disoluciones. Solubilidad: Llamamos solubilidad de una sustancia a la máxima cantidad de esa sustancia que se puede disolver en una cantidad de disolvente a una temperatura determinada. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la solubilidad de una sustancia. Así podemos entender los siguientes tipos de disoluciones: A. Disolución diluida: es aquella disolución donde la cantidad de soluto está muy alejada de su solubilidad B. Disolución concentrada :es aquella disolución donde la cantidad de soluto está muy cerca de su solubilidad. C. Disolución saturada: es aquella disolución que no admite más soluto. D. Disolución sobresaturada: es aquella disolución que presenta más soluto del que puede admitir, para ello habrá que calentar Si tenemos en un vaso una cantidad de disolvente y añadimos sucesivamente soluto, terminaremos por obtener una disolución saturada. Si, a continuación, añadimos más soluto, éste no se va a disolver, por lo que tendremos que calentar, alcanzando una disolución sobresaturada, que en cuanto se enfríe, precipitará todo el soluto que hemos echado de más Concentración de una disolución La concentración de una disolución es una magnitud que nos informa sobre la cantidad de soluto presente en la disolución. Existen muchas formas de expresar la concentración de una disolución, nosotros nos vamos a detener en dos: Composición porcentual en masa : hace referencia al tanto por ciento en masa de soluto en la disolución. Por ejemplo: tenemos una disolución de cloruro sódico en agua al 30 % 4

5 Relación masa-volumen: expresa el número de gramos de soluto que hay por litro de disolución (g/l). por ejemplo: tenemos una disolución de cloruro sódico en agua de 20g/L 4. Métodos de separación de mezclas Los métodos más utilizados son los siguientes: Filtración: se utiliza para separar mezclas formadas por sólidos insolubles en un líquido. El sólido queda retenido en el filtro Centrifugación: se utiliza para separar mezclas formadas por sólidos insolubles y un líquido. Es más preciso que la filtración. Se utiliza una centrifugadora que hace girar a los tubos de muestra, de tal manera que las partículas sólidas finalizan en el fondo de los tubos al final del proceso. Decantación: se utiliza para separar mezclas formadas por dos líquidos no miscibles. Utilizaremos un embudo de decantación 5

6 Cristalización: se utiliza para separar mezclas formadas por sólidos solubles y un líquido. Se lleva a cabo en un recipiente que recibe el nombre de cristalizador cristalizadores Destilación simple: se utiliza para separar mezclas de sólidos solubles en líquidos, así como, las mezclas de dos líquidos miscibles y con diferentes punto de ebullición que difieran al menos en 25ºC. Este método requiere un montaje algo más complejo que los anteriores métodos ya que se necesita un mayor número de material de laboratorio Colocamos la mezcla de dos líquidos miscibles (A y B) de distinto punto de ebullición en el matraz. Al calentar la mezcla, el líquido de menor punto de ebullición (B ) comenzará a vaporizarse, mantendremos constante esa temperatura para que no vaporice el líquido A. El vapor de B sube por el matraz y llega al condensador donde disminuye su temperatura debido al contacto que experimenta con las paredes frías del tubo por donde circula agua, con lo que el vapor de B, condensa y vuelve a estado líquido. El líquido de B resbala por el tubo del condensador y cae en el matraz de destilado. Entendemos que la destilación ha concluido cuando deja de gotear líquido B en el matraz de destilado. Ya podemos observar como los líquidos A y B están perfectamente separados. 6

7 Ficha de ejercicios 1.- Qué diferencia encuentras entre mezcla y sustancia pura? 2.- Define y pon ejemplo de Elemento químico y Compuesto químico. 3.- Diferencia los siguientes conceptos: Mezcla homogénea y mezcla heterogénea. 4.- Qué es una disolución? Qué es disolvente? y soluto?. Pon un ejemplo de cada. 5.- Explica el comportamiento de una disolución sobresaturada. 6.- Tenemos 50 g de sal disueltos en 200 g de agua. Expresa la concentración de la disolución en tanto por ciento en peso. 7.- Si preparamos una disolución de 60 g de azúcar en 300 ml de agua. Cuál es la concentración? 8.- En 300 g de disolución de amoniaco en agua, la concentración de soluto es del 20% en peso. Calcula las cantidades de amoniaco y agua presentes en la disolución. 9.- Queremos preparar una disolución de sosa cáustica en agua al 10% en peso. Si tenemos 350 gramos de disolución. Cuántos gramos de sosa cáustica hay? Qué cantidad de agua tendremos que añadir a 450 g de azúcar para preparar una disolución al 40 % en peso? 11.- Qué entiendes por solubilidad? 12.- Explica los diferentes métodos de separación que conozcas ayudándote de un dibujo Tenemos una disolución de cloro en agua. Determina si aumenta o disminuye la concentración de la disolución en cada uno de los siguientes casos: a) Añadimos 50 g de cloro b) Añadimos 200 ml de agua Una vez finalizada la acción del apartado b, Qué podrías hacer para aumentar de nuevo la concentración de la disolución? 14.- Qué cantidad de agua hay que añadir a 50 g de sal para obtener una disolución de un 35% de concentración? 15.- Se disuelven 175 g de yoduro de potasio en 300 ml de agua. Expresa la concentración en g/l. 7

8 16.- En un laboratorio se mezclan dos disoluciones: Disolución 1 Disolución 2 Disolución final 400 g sal 80 g sal g/l? 300 ml agua 200 ml agua Cuál es la concentración, en g/l, de la disolución final? Cuál de las tres disoluciones se encuentra más concentrada? Y la más diluida? 17.- Determina cuántos gramos de soluto hay en 480 g de una disolución de sulfato de cobre en agua si la concentración es del 25% 18.- En un matraz disolvemos 50 g de una sustancia A en 200 ml de un líquido B. Si la densidad de B es 1,2 g/cm 3. Calcula la concentración de la disolución en % y en g/l 19.- La concentración de una disolución es de 3 g/l. Calcula la cantidad de soluto presente en 50 ml de disolución. 8