LOS ESTADOS DE LA MATERIA

Transcripción

1 LOS ESTADOS DE LA MATERIA Como ya hemos estudiado, la materia se presenta en cuatro estados físicos: sólido, líquido, gas y plasma. El plasma es el estado de la materia en las estrellas.

2 Una sustancia, como por ejemplo el agua, se presenta según las condiciones del medio (presión y temperatura) en uno de los tres estados de agregación: sólido, líquido o gas Puede existir el hierro en estado gaseoso? Y el oxígeno en estado sólido? Generaliza los resultados anteriores a cualquier sustancia.

3 SUSTANCIAS EN LA NATURALEZA MEZCLAS Tienen composición y propiedades variables. Pueden separarse en sustancias más simples por procesos físicos Técnicas (procesos físicos) de separación MEZCLAS HETEROGÉNEAS Suspensiones No pasan los filtros ordinarios. Emulsiones Sus propiedades y composición varían de Coloides un punto a otro. MEZCLAS HOMOGÉNEAS SUSTANCIAS PURAS Pasan a través de los filtros ordinarios. Sus propiedades y composición son iguales en todos los puntos. Heterogéneas al cambio de estado. Tienen composición y propiedades constantes. NO pueden separarse en sustancias más simples por procesos físicos

4 Filtración Qué separa? Un líquido de un sólido insoluble Fundamento: Diferencia en el tamaño de partícula. Dicromato de cobre Filtro Azufre Mezcla

5 Decantación Qué separa? Dos líquidos inmiscibles. Fundamento: Diferencia de densidad. Embudo de decantación

6 Destilación Qué separa? Dos líquidos miscibles. Fundamento: Diferencia en el punto de ebullición. Entrada de agua fría Salida de agua Mezcla Tubo refrigerante Líquido puro

7 Cristalización o evaporación Qué separa? Un sólido de un líquido en el que está disuelto. Fundamento: Diferencia en el punto de ebullición. Agua Filtrado Sulfato de cobre Mezcla Cristales de sulfato de cobre

8 Extracción -Separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad. - Ejemplo: funcionamiento de un quitamanchas. Qué separa? Fundamento: Dos líquidos miscibles Sólido de un líquido en el que está disuelto. Diferencia de solubilidad en dos líquidos inmiscibles.

9 Molienda y tamizado Criba o tamiz Qué separa? Dos sólidos. Fundamento: Diferencia de consistencia. Diferencia en el tamaño de partícula.

10 Separación magnética Qué separa? Dos sólidos. Fundamento: Diferencia en las propiedades magnéticas de los sólidos.

11 Centrifugación Qué separa? Un sólido de un líquido en el que está disuelto. Se utiliza cuando se quiere acelerar la sedimentación. Fundamento: Diferencia de densidad.

12 Cromatografía Qué separa? -Dos líquidos miscibles - Sólido de un líquido en el que está disuelto. - Dos gases. Fundamento: Diferencia de retención en un sólido por el que fluyen.

13 Las propiedades generales de la materia. Las propiedades características Las propiedades características nos permiten distinguir las diferentes sustancias puras. Una sustancia pura tiene siempre las mismas propiedades características y éstas no dependen de la cantidad de sustancia.

14 SUSTANCIAS PURAS ELEMENTOS Síntesis Análisis COMPUESTOS No pueden ser descompuestos en sustancias más simples. El descubrir qué sustancias puras son elementos ha sido una larga tarea realizada por los químicos. Hoy sabemos que en la naturaleza hay (aproximadamente) 90 elementos y 20 más han sido fabricados artificialmente. Símbolo y nombre de los elementos. Tabla Periódica de los elementos Pueden ser descompuestos o sintetizados a partir de sustancias más simples por procesos o cambios químicos. Cuántas sustancias se conocen? Formulación y nomenclatura química.

15 Cuántas sustancias se conocen? Es posible que alguna vez te hayas preguntado cuántas sustancias se conocen. Puede que hayas pensado que quizá algunos millones. Pues bien, el Chemical Abstracts indica el número que hay en el día de la fecha. Para que te hagas una idea de cómo evoluciona la identificación de nuevos compuestos, te facilitamos datos de esa misma página en fechas recientes: 12 de octubre de 2009: sustancias 13 de octubre de 2008: sustancias 18 de febrero de 2006: sustancias 14 de diciembre de 2004: sustancias 7 de septiembre de 2003: sustancias No tienes más que analizar un momento los datos para darte cuenta de que se registran varios millones cada año y la velocidad va creciendo! (en un año justo, casi 12 millones de sustancias).

16 A una serie de sustancias se les somete a las pruebas que se describen. Indica, teniendo en cuenta esas informaciones, si se trata de elementos o compuestos: Sustancia A: Está en forma de polvo de color verde cuya densidad es 4 g/cm 3. Cuando se calienta en un tubo de ensayo, sin que haya aire, se desprende un gas reconocido como dióxido de carbono. Al final cuando se enfría el tubo, queda en el fondo un sólido en forma de polvo negro, de densidad 6,4 g/cm 3, cuya masa es menor que el polvo verde puesto inicialmente. Sustancia B: Tiene color gris blanco de densidad 7,29 g/cm 3. Al calentar se convierte en un líquido gris brillante a la temperatura constante de 419 ºC. Conduce la corriente eléctrica y no le sucede nada. En estado líquido ( a 419 ºC) si se meten dos cables en el líquido también conduce la corriente eléctrica y no le sucede nada. Cuando se deja enfriar vuelve a obtenerse la sustancia de color gris blanco y densidad 7,29 g/cm 3. Sustancia C: Está en forma de cristales de color blanco de densidad 2,11g/cm 3. Cuando se calienta en un tubo de ensayo durante cierto tiempo, primero se observa la formación de un líquido amarillo, mientras la temperatura permanece constante a 334 ºC. Después continúa aumentando la temperatura hasta que llega un momento en que se desprende un gas rojizo reconocido como dióxido de nitrógeno. Al final, cuando se enfría el tubo, queda un polvo blanco de densidad 2,32 g/cm 3.

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18 Proceso físico H 2 O(l) H 2 O(g) Proceso químico Reacción química 2 H 2 (g)+ O 2 (g) 2 H 2 O(l) Ecuación química Zn (s) + 2 HCl (aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) Coeficientes estequiométricos

19 El azufre y el carbono son dos elementos cuyas propiedades se recogen en la tabla de datos siguiente. Si los hacemos reaccionar en las condiciones adecuadas puede llegarse a obtener un compuesto, el disulfuro de carbono (CS 2 ). Qué propiedades podemos predecir para el disulfuro de carbono? Explica tu respuesta. COLOR ESTADO p.f. / ºC p.e. / ºC SOLUBILIDAD Azufre Amarillo Sólido Insoluble Carbono Negro Sólido extrapolado Insoluble Disulfuro de carbono

20 Leyes clásicas de las reacciones químicas Leyes ponderales Relativas a la masa de reactivos y productos en un reacción química. Instrumento de medida. La balanza - Ley de conservación de la masa. Lavoisier (1787) - Ley de proporciones (composición) constante. Proust (1801)

21 Ley de conservación de la masa. Lavoisier (1787) "La masa de las sustancias reaccionantes (reactivos) es igual a la masa de las sustancias resultantes (productos).

22 Ley de la composición constante o de las proporciones definidas Se podrá combinar cualquier cantidad de cobre con cualquier cantidad de azufre? Ley de la composición constante (Proust, principios s. XIX)

23 Ley de proporciones (composición) constante. Proust (1801) Proust (1801) evidenció que cualquier compuesto químico mantenía siempre la misma composición centesimal. "Cuando varios elementos se unen para formar una sustancia determinada lo hacen siempre en proporciones fijas y constantes en masa. Los compuestos tienen siempre la misma composición en masa.

24 Experiencia masa de hidrógeno inicial / g masa de hidróg. que reacciona / g masa de oxígeno inicial / g masa de oxígeno que reaccional / g masa de agua formada / g masa hidrógeno sobrante / g Masa oxígeno sobrante /g 1 1,00 10,00 9, ,00 2 2,00 14,00 15,75 0, ,00 24,00 27, ,00 32,00 36, ,00 30,00 33,75 1, ,00 50,00 54, ,00

25 Un modelo para la materia. Teoría (modelo) atómico de Dalton (1808). Evidencias experimentales Postulados - Los elementos no pueden descomponerse. - Las muestras de un elemento o compuesto tienen siempre las mismas propiedades características. - En la formación de un compuesto, los elementos no desaparecen, pues pueden volverse a recuperar por descomposición del compuesto. - La masa se conserva en las reacciones químicas. - La proporción de los elementos que forman parte de un compuesto es constante. 1.- Los elementos están constituidos por átomos, partículas discretas de materia, que son indivisibles e inalterables. 2.- Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y propiedades. Los átomos de distintos elementos tienen diferente masa y propiedades. 3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación constante y sencilla en número.

26 Este modelo corpuscular permite explicar las diferencias entre elementos, compuestos y mezclas Hechos experimentales Las sustancias puras presentan las mismas propiedades características. Las propiedades características de cada sustancia pura son diferentes. Los compuestos pueden descomponerse y los elementos no. Las mezclas pueden separarse en sus componentes más fácilmente que los compuestos. Modelo corpuscular Las partículas (átomos o moléculas) de una sustancia pura deben ser todas iguales. Las partículas (átomos o moléculas) de cada sustancia pura deben ser diferentes. Los compuestos deben estar formados por partículas (moléculas) compuestas de otras más sencillas. Los elementos deben estar formados por partículas no divisibles (átomos). Las fuerzas que mantienen unidos los átomos en una molécula deben ser muy fuertes, en comparación, por ej., con las fuerzas que mantienen unidas las partículas de una mezcla homogénea. Explicación de las leyes ponderales.