CAPÍTULO 1 / EJERCICIOS

La materia y sus propiedades | Ejercicios

Propiedades extensivas de los materiales: masa, volumen y temperatura

1. Selecciona la opción correcta.

  • Las propiedades extensivas de la materia son:
  1. Las que dependen de la naturaleza de la materia.
  2. Las que dependen de la cantidad de materia.
  3. Las que dependen de la distancia a la que se encuentra la materia.
  • La masa es:
  1. La cantidad de materia que posee un cuerpo.
  2. El aumento o disminución del choque entre moléculas.
  3. La cantidad de espacio que ocupa la materia.
  • Para medir la temperatura utilizamos:
  1. Una balanza.
  2. Un barómetro.
  3. Un termómetro.
  • El litro (L) es una unidad de medida que corresponde a:
  1. La masa.
  2. La temperatura.
  3. El volumen.
  • El cero absoluto es igual a:
  1. -273,15 ºC
  2. -1.000 ºC
  3. 0 º

2. Escribe la propiedad extensiva adecuada que debes medir en cada uno de los enunciados. Menciona la unidad de medida que utilizarías en cada caso.

  • La cantidad de agua en un vaso.

______________________________________________________________________________________________________

  • El calor o el frío que hay en tu habitación.

______________________________________________________________________________________________________

  • Tu peso.

______________________________________________________________________________________________________

  • La cantidad de carne que puedes comprar en el supermercado.

______________________________________________________________________________________________________

  • El punto de ebullición del agua que hierves.

______________________________________________________________________________________________________

  • La cantidad de sal que necesitas para preparar una receta de cocina.

______________________________________________________________________________________________________

Modelo de partícula

1. Marca verdadero o falso según corresponda.

El átomo es la unidad básica de la materia. V F
Un átomo está compuesto por al menos un protón, un electrón y un platón. V F
Existen cuatro estados de la materia: sólido, líquido, gaseoso y láser. V F
La estructura formada por la unión de varios átomos recibe el nombre de molécula. V F
La tabla periódica está constituida por 116 elementos. V F
Las moléculas sólo pueden formarse por átomos de un mismo elemento. V F
La materia puede ser homogénea o heterogénea. V F

2. Explica brevemente de qué forma describieron al átomo los siguientes científicos.

  • John Dalton (1808)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Joseph J. Thompson (1904)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Ernest Rutherford (1911)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Niels Bohr (1913)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Werner Heisenberg (1925)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3. Menciona los elementos que conforman a cada una de las siguientes moléculas.

  • Agua

______________________________________________________________________________________________________

  • Oxígeno

______________________________________________________________________________________________________

  • Ozono

______________________________________________________________________________________________________

  • Dióxido de carbono

______________________________________________________________________________________________________

Cambios físicos y químicos

1. Explica brevemente en qué consisten cada uno de los cambios de estado presentes en la imagen.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Coloca las características que se mencionan a la derecha en la columna que les corresponde.

Cambios físicos Cambios químicos – Evaporización

– Biodegradación

– Fusión

– La composición de la materia no cambia

– Oxidación

– Neutralización

– Son irreversibles

– Combustión

– Precipitación

– Condensación

– Solidificación

– La composición de la materia cambia

– Sublimación

– Son reversibles

Ciclos de la materia

1. Responde las siguientes preguntas.

  • ¿En qué consiste la ley de la conservación de la materia?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Cómo se conserva la materia en la naturaleza?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Cuáles son los integrantes que conforman cadenas alimentarias en la naturaleza?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del carbono y cuáles son los pasos para que se lleve a cabo. Para ello, imagina un ecosistema, menciona cuáles animales y plantas participarían en este ciclo y qué roles tendrían dentro de la cadena trófica.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3. Explica brevemente en qué consiste el ciclo del nitrógeno.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Soluciones y mezclas

1. Menciona un ejemplo de cada uno de los sistemas materiales presentes en la imagen.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Indica si las siguientes mezclas son una solución o una mezcla heterogénea y por qué.

  • Agua + sal

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Agua + arena

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Agua + aceite

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Bebida saborizada + gas

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Fruta + yogurt

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Hierro + carbono (para formar acero)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3. Menciona qué técnica de separación utilizarías para separar las siguientes mezclas, y describe brevemente en qué consiste dicha técnica.

  • Agua + piedras

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Papel + clavos

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Arena + piedras

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Agua + azúcar

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Alcohol + vinagre

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Componentes de la tinta

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

CAPÍTULO 3 / EJERCICIOS

mezclas y soluciones | Ejercicios

sistemas materiales

1. Completa la siguiente tabla con ejemplos de las propiedades intensivas y extensivas.

Propiedades intensivas Propiedades extensivas
 

 

 

 

 

 

 

 

2. Marca la opción correcta.

La fase sólida de un sistema material está representada por la letra:

(   ) M

(   ) T

(   ) S

La fase sólida es aquella donde los átomos y las moléculas…

(   ) no se encuentran unidos fuertemente.

(   ) se encuentran fuertemente unidos.

(   ) pueden o no estar unidas.

Un sistema abierto…

(   ) no permite el intercambio de masa con el medioambiente.

(   ) permite el intercambio de energía y masa con el medioambiente.

(   ) no permite ni la transferencia de energía, ni de masa con el medioambiente.

sistemas homogéneos

1. Responde las siguientes preguntas:

  • ¿Qué caracteriza a los sistemas homogéneos?

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿El aire es un sistema homogéneo? ¿Por qué?

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Qué son las soluciones?

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Qué son el soluto y el solvente en una solución?

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Cómo se clasifican las soluciones?

______________________________________________________________________________________________________

2. ¿Cuál es el soluto y el solvente en las siguientes mezclas?

Agua de mar
Gaseosa
Jugo de naranja

3. ¿Cuáles son las técnicas de separación de las mezclas homogéneas? Describe 2.

 

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

 

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

sistemas heterogéneos

1. En las siguientes oraciones, indica con una V las verdaderas y con una F las falsas. Justifica las falsas.

  • Las mezclas heterogéneas se clasifican en soluto y solvente.  (   )

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • El antiácido o leche magnesia es una suspensión.  (   )

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • Las mezclas groseras están formadas por una fase sólida con baja solubilidad que se encuentra dispersa en la fase liquida. (   )

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • La leche con cereal es una mezcla heterogénea.  (   )

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Por medio de diferentes métodos se pueden separar las fases de una mezcla heterogénea. Relaciona cada técnica con su descripción.

Imantación Se utiliza para precipitar un sólido suspendido en un líquido.
Tamizado Se utiliza cuando en una mezcla hay componentes líquidos que no se disuelven entre sí, por lo que sus fases se pueden distinguir.
Levigación Se utiliza una barrera, que puede ser un material poroso, para separar un sólido suspendido en un líquido, como el agua y la arcilla.
Centrifugación Se utiliza para separar las partículas de una mezcla de sólidos que tienen distintos tamaños.
Filtración Se utiliza cuando una de las fases de la mezcla está compuesta por sustancias con propiedades magnéticas, con el fin de separarlo del resto.
Decantación Consiste en hacer pasar una corriente de agua por una mezcla de diferentes sólidos no solubles en ella, así, son arrastrados los componentes más livianos y quedan en el plato los de mayor peso.

agua: propiedades y usos

1. Indica el estado en que se encuentra el agua en las siguientes imágenes y describe el proceso que ocurrió.

2. Completa las siguientes oraciones:

  • El agua cuenta con diferentes propiedades que se clasifican en: ____________________ y ______________________.
  • El agua es ___________________, ____________________ e insípida.
  • El agua es _________________________ universal.
  • El ciclo del agua comienza con la ______________________.
  • El agua permite _____________________________________ necesarias para el metabolismo celular.
  • El agua regula ___________________________ del cuerpo.
  • El agua participa en el proceso de _________________________ de los organismos autótrofos.

contaminación del agua

1. Investiga sobre algunos de los lugares más contaminados del mundo, escoge uno y realiza un resumen. Luego describe algunas medidas que se puedan emplear para evitar la contaminación de ese lugar.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Realiza un mapa conceptual sobre el proceso de potabilización del agua.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CAPÍTULO 3 / TEMA 1

Sistemas materiales

Al momento de estudiar la materia, por lo general analizamos una porción de ésta a la que llamamos sistema material. Todo sistema material tiene propiedades generales o extensivas y propiedades específicas o intensivas.

VER INFOGRAFÍA

PROPIEDADES EXTENSIVAS E INTENSIVAS

Propiedades extensivas: dependen de la cantidad de materia, por ejemplo: el peso, la masa y el volumen. Todas las sustancias de manera general presentan estas propiedades, pero no son tan útiles para identificar un material respecto de otro. Sin embargo, sirven para saber cuánta sustancia presente hay. Se trata de una identificación cuantitativa.

Con las propiedades extensivas no se puede describir un material de manera cualitativa.

Propiedades intensivas: no cambian al variar la cantidad de materia analizada. Por ejemplo: la densidad, el punto de ebullición, el punto de fusión y el índice de refracción, entre otras propiedades. En general, las propiedades intensivas brindan mucha información sobre los materiales y sirven para identificar un material respecto de otro.

El punto de fusión es una propiedad útil para identificar los metales.

¿QUÉ SON LOS SISTEMAS MATERIALES?

Un sistema material es una porción de materia que se aísla para ser estudiada. Hablamos de fase cuando nos referimos a todas aquellas porciones del sistema material que tienen propiedades intensivas iguales. Por otro lado, los componentes son las sustancias que conforman el sistema material.

Tipos de fase

Las fases que pueden estar presentes en un sistema son: sólida, líquida y gaseosa.

La fase sólida, representada con la letra “s” en el subíndice de la sustancia a estudiar (X(s)), es aquella en donde los átomos y las moléculas se encuentran unidos fuertemente, por lo que se trata de una estructura muy ordenada.

La fase líquida, representada con la letra “l” en el subíndice de la sustancia a estudiar (X(l)), es aquella fase en donde los átomos y las moléculas no se encuentran unidos tan fuertemente, como en el caso de los sólidos. Por lo tanto, se trata de una sustancia capaz de mantener cierto orden y libertad de movimiento.

La fase gaseosa, representada con la letra “g” en el subíndice de la sustancia a estudiar (X(g)), es aquella fase en donde los átomos y las moléculas no se encuentran unidos fuertemente, es decir, son uniones muy débiles, por lo que las partículas se mueven libremente y en forma aleatoria.

Fases del agua

El agua es la sustancia más versátil del planeta. En la vida cotidiana la podemos encontrar en sus tres fases: sólida, líquida y gaseosa.

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL NÚMERO DE FASES DEL SISTEMA

Sistema homogéneo: cuando un sistema posee las mismas propiedades intensivas en toda su masa, significa que es un sistema homogéneo. Un sistema homogéneo cuenta con una sola fase.

Sistema heterogéneo: cuando un sistema material cuenta con distintas propiedades intensivas en por lo menos dos de sus puntos, se trata de un sistema heterogéneo. Un sistema de este tipo tiene dos o más fases.

El medioambiente

Si salimos al patio o vamos a un parque nos daremos cuenta que el suelo que pisamos es un sistema heterogéneo de distintos componentes de sólidos. Tierra, pequeñas piedras, y partículas con distintos tamaños y características son sólo algunas de las fases que podemos encontrar.

 

Por otro lado, no podemos ver a nuestro alrededor el aire que respiramos. Sin embargo, éste es una mezcla de compuestos gaseosos que da como resultado un sistema homogéneo.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU RELACIÓN CON EL MEDIO

Sistema abierto: es el caso más común; es un sistema que permite el intercambio de energía y masa con el medioambiente.

Sistema cerrado: no permite el intercambio de masa con el medioambiente, pero sí la transferencia de energía con el medio.

Sistema aislado: no permite ni la transferencia de energía, ni de masa con el medioambiente.

Sistemas según su relación con el medio 

Un lago y el ciclo del agua son un ejemplo de sistema abierto.
Una botella de gaseosa en el refrigerador es un ejemplo de sistema cerrado.
Un termo de café es un ejemplo de sistema aislado.

SUSTANCIAS PURAS

Las sustancias puras son aquellas cuyos componentes no pueden separarse mediante procesos físicos; en algunos casos solo es posible mediante procesos químicos. El agua es una sustancia pura. Si la analizamos en forma sólida, líquida o gaseosa, descubriríamos que su composición es la misma en todos los estados. Si la calentamos, la enfriamos o la congelamos (todos estos son procesos físicos) siempre tendremos los mismos componentes.

El diamante es una sustancia pura, ya que está conformado por moléculas de carbono muy unidas entre sí.

MEZCLAS

Una mezcla está compuesta por la unión de distintas sustancias puras que mantienen propiedades independientes. Pueden ser:

  • Mezclas homogéneas

Son aquellas producidas de manera directa entre moléculas, en las cuales no se diferencias los componentes. En este caso, mantienen las propiedades constantes. Otro nombre por el cual se conoce a esta mezcla es disolución. Se diferencia de una sustancia pura debido a que sus componente poseen distintas temperaturas de fusión o ebullición. Es partir de esta diferencia que se pueden separar los componente a través de la aplicación de calor, que permite modificar el estado de la sustancia que se busca aislar del resto. La acción de separar los componentes de una disolución implica medios más sofisticados y un gasto energético mayor en relación a la separación de componentes en el caso de una mezcla heterogénea.

Los jugos son un ejemplo de disolución.

Si bien está formada por dos o más componentes, a simple vista sólo podemos ver un componente. Por ejemplo, el agua con sal es un sistema material de dos sustancias, pero sólo vemos una. En cualquier porción de la muestra homogénea que tomemos veríamos que presenta las mismas propiedades e igual composición química.

El agua de mar

Si decidimos investigar sobre la composición del agua de mar, veríamos que también hay sal. Esto nos indica que el agua de mar no es una sustancia pura, pues es una mezcla de agua y sal que se puede separar mediante un proceso físico (evaporación).

  • Mezclas heterogéneas

Sus componentes se pueden diferenciar ópticamente. A su vez, estos se pueden aislar de manera simple, por ejemplo, mediante el uso de herramientas que posibilitan su separación mecánica. Algunos modos de separación de este tipo de mezclas son sistemas como el filtrado, que permite quitar partículas sólidas de un líquido o de un gas, y la decantación, a partir de la cual se pueden separar líquidos con distinta densidad.

Un ejemplo de mezcla heterogénea es el agua y el aceite. Es decir, no es una sustancia uniforme. Además, si tomáramos distintos puntos de esta mezcla veríamos que presentan composición y propiedades distintas.

El agua y el aceite conforman una mezcla heterogénea.
RECURSOS PARA DOCENTES

Infografía “Mezclas homogéneas y heterogéneas”

Material visual con mayor información de los tipos de mezclas en los sistemas materiales.

VER

 

Enciclopedia virtual “Materia”

Este recurso audiovisual exclusivo para docentes contiene la definición de la materia, sus propiedades y cómo se describen los sistemas materiales.

VER

 

CAPÍTULO 3 / TEMA 3

Sistemas heterogéneos

Cuando un sistema material cuenta con distintas propiedades intensivas en por lo menos dos de sus puntos, estamos hablando de un sistema heterogéneo. Un sistema de este tipo tiene dos o más fases. Generalmente, para su separación se utilizan mecanismos físicos y de menor consumo de energía.

TIPOS DE MEZCLAS HETEROGÉNEAS

Se pueden estudiar dos tipos de mezclas heterogéneas: las mezclas groseras y las mezclas finas o suspensiones.

¿Sabías qué?
El antiácido conocido como leche magnesia es una suspensión.
  • Mezclas groseras

Son mezclas heterogéneas cuyos componentes se diferencian fácilmente debido a su gran tamaño.

EL GRANITO

El piso de granito es un ejemplo de mezcla grosera, ya que a simple vista se pueden notar las partículas que lo conforman en sus diversos colores.

  • Suspensiones

Están formadas por una fase sólida con baja solubilidad que se encuentra dispersa en la fase liquida. Las fases son más difíciles de diferenciar debido al ínfimo tamaño de la partícula.

RÍO NEGRO

El río más importante de la región amazónica, conocido como río Negro, es un ejemplo de suspensión. Al llegar a zonas donde el caudal y la velocidad de la corriente disminuyen, se depositan los sedimentos que estaban dispersos en el agua.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS

Por medio de diferentes métodos de separación de fases se puede separar una mezcla heterogénea. Algunos de ellos son: la decantación, la tamización, la filtración y la imantación. Se llaman métodos mecánicos a aquellos que no producen transformaciones en los componentes de la mezcla, es decir, que no provocan cambios de estado ni de tamaño de las partículas de cada fase.

Utilizar uno u otro método de separación depende de las propiedades físicas de los componentes de la mezcla, como la diferencia de tamaño entre sus partículas, la capacidad de ser atraídos por un imán y la densidad, entre otras.

Decantación

Cuando en una mezcla hay componentes líquidos que no se disuelven entre sí, por lo que sus fases se pueden distinguir, se usa un instrumento denominado embudo de decantación. Se deja la mezcla en reposo dentro del mismo y la sustancia más densa queda en el fondo del recipiente, luego podemos quitarla y dejar la menos densa.

 

Ampolla de decantación.

Filtración

Se recurre a este método para separar un sólido suspendido en un líquido, como el agua y la arcilla. Para esto hay que utilizar una barrera, que puede ser un material poroso como el papel de filtro, por ejemplo. Se hace pasar la mezcla por la placa que tiene poros para que el líquido se escurra y el sólido quede retenido.

Los automóviles usan el filtrado. El filtro de aceite y el de la gasolina evitan que la mecánica del vehículo se deteriore con rapidez.

Centrifugación

Es una técnica que se emplea para precipitar un sólido suspendido en un líquido. Se necesita una centrífuga, que es un instrumento que al girar genera una fuerza, la cual empuja el sólido al fondo del tubo. Al cabo de un tiempo se retiran los tubos y el líquido se puede volcar o tomar con un gotero.

PLASMA

Para obtener el plasma rico en plaquetas se usa el centrifugado. Generalmente es usado en terapias para la recuperación de fracturas y problemas en el sistema óseo.

Tamizado

Cuando las partículas de una mezcla de sólidos tienen distintos tamaños, se puede usar este método para separarlas. Se utiliza un tamiz a través del cual se pasa la mezcla. Las partículas más grandes quedarán sobre el mismo, mientras que las más pequeñas pasarán al otro lado.

El tamiz es una rejilla metálica que deja pasar los componentes más pequeños y atrapa los más grandes.

Levigación

Es el famoso procedimiento que emplean los buscadores de oro. Consiste en hacer pasar una corriente de agua por una mezcla de diferentes sólidos no solubles en ella, así, son arrastrados los componentes más livianos y quedan en el plato los de mayor peso. Una variante de esta técnica es la de utilizar viento en vez de agua, en este caso el método se denomina ventilación.

Imantación

Es usado un imán cuando una de las fases de la mezcla está compuesta por sustancias con propiedades magnéticas, con el fin de separarlo del resto. Por ejemplo, se pueden extraer limaduras de hierro mezcladas con arena, procedimiento muy utilizado para reciclar el acero.

La imantación es muy útil para reciclar materiales ferrosos.

MEZCLAS HETEROGÉNEAS EN LA VIDA COTIDIANA

En la cocina podemos destacar numerosas mezclas heterogéneas: la leche y el cereal, el agua y el aceite, el agua y la pasta, y los componentes de una ensalada. Con realizar un proceso físico podemos separar sus componentes de manera sencilla.

LA COCINA

Leche con cereal: una típica mezcla heterogénea para desayunar.

Al lavar los utensilios de cocina se mezclan el agua y los aceites.

Para la preparación del café tradicional se realiza una mezcla usando el filtrado.

Al tamizar la harina se obtienen mejores resultados en la preparación.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo destacado “Mezclas y soluciones”

Información complementaria para identificar los tipos de mezclas y las técnicas de separación de las mismas.

VER

Infografía “Técnicas de separación de mezclas”

Material gráfico que describe los métodos de separación de mezclas.

VER

Infografía “Mezclas homogéneas y heterogéneas”

Con este recurso podrá ampliar el conocimiento sobre las diferencias entre mezclas homogéneas y heterogéneas.

VER

CAPÍTULO 3 / REVISIÓN

MEZCLAS Y SOLUCIONES | ¿qué aprendimos?

Sistemas materiales

En nuestra vida cotidiana entramos en contacto con diversidad de elementos; algunos son sólidos, otros líquidos y otros gaseosos. Si bien parece que todos son diferentes, podemos decir que hay algo que tienen en común: todos están formados por materia. Para estudiar la materia solemos analizar una porción a la que llamamos sistema material. Todo sistema material tiene propiedades generales o extensivas y propiedades específicas o intensivas. Hablamos de “fase” cuando nos referimos a todas aquellas porciones del sistema material que tienen las mismas propiedades intensivas. Por otro lado, los componentes son las sustancias que conforman el sistema material.

Todo el universo visible está formado de materia.

Sistemas homogéneos

Hablamos de sistema homogéneo cuando un sistema material posee las mismas propiedades intensivas en toda su masa. Éste cuenta con una sola fase. Las soluciones son sistemas materiales homogéneos compuestos por uno o más solutos disueltos en un solvente determinado. El soluto es el componente de la solución que se encuentra en menor proporción y se disuelve en el solvente, en tanto, el solvente es el que se encuentra en mayor proporción y tiene la capacidad de disolver el soluto. Las soluciones se pueden clasificar en función de la concentración en insaturadas, saturadas y sobresaturadas. Su concentración puede expresarse cuantitativamente, se establecen diferentes relaciones porcentuales entre las cantidades de sustancias a través de unidades químicas y físicas conocidas como masa (m), volumen (v) y cantidad de sustancia (n).

El agua es el solvente universal.

Sistemas heterogéneos

Un sistema homogéneo cuenta con distintas propiedades intensivas en al menos dos de sus puntos. Un sistema de este tipo tiene dos o más fases. Generalmente, para su separación se utilizan mecanismos físicos y de menor consumo de energía. Existen las mezclas groseras y las mezclas finas o suspensiones. En las primeras los componentes se diferencian fácilmente debido a su gran tamaño, y las suspensiones se forman por una fase sólida con baja solubilidad que se encuentra dispersa en la fase liquida. Las fases son más difíciles de diferenciar debido al ínfimo tamaño de la partícula. Existen diversos métodos de separación de fases, algunos de ellos son: la decantación, la tamización, la filtración y la imantación. Los métodos mecánicos no producen transformaciones en los componentes de la mezcla.

Un sistema heterogéneo fácil de identificar es el del el agua y el aceite.

Agua

El agua es un compuesto químico de vital importancia para los seres vivos. Es la sustancia universal más abundante en la Tierra. Está compuesta por hidrógeno y oxígeno. Nuestro planeta está cubierto en un 70 % por agua. Por otra parte, todas las especies dependen de este líquido vital para la supervivencia. Al igual que el oxígeno, el agua es un elemento de la naturaleza esencial para que todas las formas de vida puedan existir. El agua cuenta con diferentes propiedades que se clasifican en organolépticas y fisicoquímicas. Las primeras son las que percibimos con nuestros sentidos, y las segundas tienen relación con la composición química. El agua es un regulador de temperatura para la mayoría de los seres vivientes, así como también tiene un papel esencial en la regulación de la temperatura atmosférica.

El 70 % de nuestro cuerpo está formado por agua.

Contaminación del agua

La contaminación del agua se produce cuando se introduce un material que altera sus características naturales. El agua contaminada deja de ser apta para el desarrollo de los seres vivos. El mercurio es una fuente natural de contaminación y también los hidrocarburos. Otro agente natural contaminante es el arsénico producido por las actividades volcánicas. El ser humano ha vivido con este tipo de contaminación desde hace miles de años y no es posible evitarla; sin embargo, la contaminación debido a las actividades humanas es mucho mayor. El uso de los fertilizantes en la agricultura, metales pesados en la minería, las aguas residuales de las industrias y los desechos arrojados por el ser humano, ponen en riesgo sanitario al ecosistema del planeta que depende de este importante líquido.

El agua contaminada es cuna de enfermedades.

Destilación y decantación

Las mezclas se definen como un sistema material formado por dos o más sustancias puras no combinadas químicamente. Se las clasifica en dos tipos: homogéneas y heterogéneas. Cada una puede separarse a través de distintos métodos, dos de ellos son: destilación y decantación. 

Destilación Decantación
Definición Es un método de separación de mezclas basado en el uso consecutivo y controlado de los procesos físicos de vaporización y condensación para separar sustancias con puntos de ebullición muy distintos. Es un método utilizado para separar mezclas cuyas sustancias poseen diferentes densidades.
¿Qué tipo de mezclas separa? Homogéneas Heterogéneas
¿En qué estado de la materia se encuentran las mezclas? Puede separar mezclas de dos líquidos, de sólidos y líquidos o mezclas de gases. Puede separar mezclas de dos líquidos o sólidos con líquidos.
Procedimiento La mezcla es hervida hasta alcanzar el punto de ebullición de uno de sus componentes, el cual entonces se evaporará y será transportando hacia un recipiente de enfriamiento donde se condensará y pasará a estado líquido. Se coloca la mezcla en un embudo de decantación y se deja reposar hasta que la sustancia más densa pase al fondo para poder ser retirada.
Tipos Destilación simple, destilación fraccionada, destilación por arrastre de vapor, destilación al vacío, destilación al vacío sensible al aire, destilación de corto recorrido y destilación de zona No aplica.
Equipo Destilador.

Embudo de decantación.

 

Mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas

Se conoce como mezcla a la combinación de dos o más sustancias puras, siempre y cuando cada una de ellas mantenga sus propiedades químicas individuales. Se pueden clasificar de acuerdo a su uniformidad en mezclas homogéneas y  heterogéneas.

Mezclas homogéneas Mezclas heterogéneas
Definición Son aquellas en las que sus componentes no se pueden diferenciar a simple vista, es decir, son uniformes. Son aquellas en las que sus componentes se pueden diferenciar a simple vista, es decir, no están distribuidos de manera uniforme.
Número de fases 1 Al menos 2.
¿Sus componentes se pueden distinguir a simple vista? No. Sí.
Solubilidad Sus componentes son miscibles, es decir, son solubles entre ellos. Sus componentes son inmiscibles, es decir, no son solubles entre ellos. Por eso se forman al menos dos fases.
Métodos de separación Destilación simple, destilación fraccionada, cristalización y cromatografía. Tamizado, centrifugación, levigación, decantación, filtración e imantación.
Ejemplos Aire, mezcla de cemento, agua con azúcar o sal y tinta con agua, entre otros.

Agua y aceite, arena y oro; y arroz con granos, entre otros.

 

Proceso de destilación

Vivimos rodeados de productos que han pasado por procesos de destilación, desde el whisky hasta la gasolina. A nivel industrial, este procedimiento juega un papel fundamental en la separación de mezclas y se presenta en varios tipos.

¿Qué es la destilación?

Es un método o técnica de separación de mezclas que permite obtener sus componentes de forma individual, también se emplea para la purificación de líquidos.

Se fundamenta en las diferencias de los puntos de ebullición de los componentes que conforman la mezcla. Para lograr la separación de estos, se calienta la mezcla hasta que entra en ebullición, a medida que la temperatura aumenta se alcanzan los puntos de ebullición de los compuestos de forma ascendente, es decir, desde el compuesto con el punto de ebullición más bajo (más volátil) hasta el compuesto con mayor punto de ebullición de la mezcla (menos volátil).

A medida que un compuesto entra en ebullición, sus vapores son conducidos dentro de un condensador que se encarga de enfriarlos y así transformarlos a su estado líquido, mientras esto pasa, los demás compuestos permanecen en su estado original hasta que sus puntos de ebullición son alcanzados.

El proceso de destilación es más eficaz mientras la diferencia entre los puntos de ebullición de los compuestos de la mezcla es mayor.
Volatilidad de una sustancia

Es la tendencia que tiene un compuesto en evaporarse, en otras palabras, es una medida de la facilidad que tiene este para pasar a la fase gaseosa.

Los perfumes suelen estar compuestos de etanol, un compuesto muy volátil.

Ejemplo de destilación

El agua salada es una solución que puede separarse por destilación simple y su proceso se describe a continuación:

  1. El agua salada se somete a un calentamiento térmico en un balón de destilación que ocasiona que la mezcla libere vapor de agua al alcanzar el punto de ebullición (100 °C a presión atmosférica).

  1. El vapor liberado recorre un tubo de refrigeración que permite convertirlo a su estado líquido.

  1. La totalidad del agua condensada a partir del tubo de refrigeración se sitúa en un recipiente. La sal al ser un compuesto que no se evapora, permanece en el balón de destilación.
La operación unitaria de separación más empleada a nivel industrial es la destilación.

¿Sabías qué...?
Cuando los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla sean muy cercanos, la separación total no puede obtenerse en una sola destilación, de manera que el producto destilado debe destilarse más de un vez.

Tipos de destilación

Existen varios tipos de procesos de destilación que se emplean para diferentes fines:

Destilación simple

Se emplea cuando la mezcla contiene un solo componente volátil (como el caso del agua salada) o cuando el punto de ebullición del compuesto líquido más volátil difiere del resto de componentes en 80 °C o más. Una destilación simple puede llevarse a cabo a presión atmosférica o a presión reducida con el propósito de disminuir el punto de ebullición del componente que se pretende destilar.

La destilación simple permite obtener agua potable a partir del agua de mar.

Destilación fraccionada

Es empleada para separar mezclas con componentes líquidos que difieren 80 °C o más entre sus puntos de ebullición. Para este proceso se emplea una columna de fraccionamiento y puede llevarse a cabo a presión atmosférica o a presión reducida.

La torre de destilación fraccionada o columna de fraccionamiento se emplea para la refinación del petróleo.

Destilación por arrastre de vapor

Se emplea para separar compuestos insolubles en agua y ligeramente volátiles de otros compuestos no volátiles como resinas o sales inorgánicas. Es muy útil cuando se desean separar compuestos con punto de ebullición muy superior a 100 °C.

Muchos productos de limpieza como jabones y detergentes se obtienen a partir de la destilación por arrastre de vapor.

Refinación del petróleo

La destilación es usada para separar los componentes del petróleo a nivel industrial. Esto se debe a que el petróleo crudo es una mezcla de hidrocarburos y otros compuestos que presentan diferencias en sus puntos de ebullición. A este proceso también se lo conoce como destilación fraccionada.

Un barril de petróleo permite obtener entre 30 y 40 % de gasolina respecto a su peso.

Bebidas destiladas

Se suelen llamar por este nombre a los aguardientes y licores. A pesar de ello, hay otras bebidas alcohólicas que entran dentro de esta clasificación. Por esta razón, existe una gran cantidad de bebidas de este tipo que se obtienen mediante procesos de destilación, algunas de las más conocidas son:

– Vodka

– Whisky

– Brandy

– Tequila

– Ron

– Ginebra

Las bebidas fermentadas como el vino se diferencian de las destiladas, porque solamente emplean el proceso de fermentación en su fabricación.