Todos los seres vivos, objetos y otros elementos de la naturales están formados por materiales. Los materiales a su vez están constituidos por materia, y esta experimenta distintas transformaciones continuamente. De acuerdo al resultado obtenido, estos cambios pueden ser físicos o químicos.
Cambios físicos
Cambios químicos
Explicación
La sustancia química no cambia su composición, pero sí cambia su apariencia física.
La sustancia química varía tanto en su composición como en su apariencia física. También se llaman reacciones químicas.
Reversibilidad
Es reversible, se puede recuperar la sustancia original.
Es irreversible, la sustancia original no se puede recuperar.
Formación de una nueva sustancia
No se forma una nueva sustancia.
Se forma una o más sustancias nuevas.
Tipo de cambio
Temporal.
Permanente.
Evidencia
Cambio de estado, dilatación o fragmentación.
Formación de un sólido o de un gas; cambio de color, olor o temperatura; emisión de energía, etc.
Producción de energía
No se produce energía.
Se puede absorber o liberar energía térmica, eléctrica o lumínica.
Todos los seres vivos realizan las funciones de nutrición, reproducción y relación. La función de relación permite captar información de los cambios ocurridos en el medio, procesarlos y finalmente elaborar una respuesta para sobrevivir, fase final en la que actúa el aparato locomotor.
FUNCIÓN DE RELACIÓN
La función de relación permite percibir todos los cambios que ocurren tanto en el exterior como en el interior del cuerpo humano. Seguidamente, consigue interpretarlos y procesarlos para elaborar la respuesta necesaria y responder a cada estímulo o variación.
Estos estímulos pueden ser muy rápidos o lentos, así como sus respectivas respuestas; por lo que la relación necesita la intervención y coordinación de diversas estructuras para dar una réplica, razón por la que diversos sistemas están involucrados.
Etapas de la función de relación
La función de relación ocurre en varias fases en las que intervienen los órganos de los sentidos, el sistema nervioso y endocrino, y el aparato locomotor. Consta de tres etapas:
Percepción de los estímulos
Los órganos de los sentidos captan la información de lo que ocurre en el medio a través de unos receptores, los cuales perciben los estímulos del exterior, como por ejemplo la luz, el sonido, la temperatura o la presión.
Procesamiento de la información
Los receptores envían la información a centros de coordinación, éstos pueden ser el sistema nervioso, que coordina respuestas rápidas; o el sistema endocrino, que coordina respuestas más lentas. Dentro de estos sistemas se elaboran las órdenes que se mandan a los órganos efectores.
Ejecución de la respuesta
El aparato locomotor recibe dichas órdenes y realiza los movimientos.
¿Qué pasa cuando un portero ve que el balón se acerca a la portería? Primero, esa información viaja al cerebro a través de los nervios ópticos, el cerebro procesa la información y transmite la orden para moverse, finalmente los músculos de las piernas y brazos actúan para detener el balón.
Etapas de la función de relación
Percepción de los estímulos
Procesamiento de la información
Ejecución de la respuesta
EL APARATO LOCOMOTOR
En la locomoción hay varios sistemas del cuerpo involucrados, como el sistema nervioso, que estimula los músculos para que produzcan el movimiento, y el sistema muscular, junto con el esqueleto y las articulaciones, permiten que nos movamos. Estos sistemas componen en conjunto el sistema ósteo-artro-muscular.
Está formado por 206 huesos. Estos huesos se pueden clasificar en tres tipos:
Huesos largos, como los de los brazos y las piernas.
Huesos cortos, como los de las muñecas o de las vértebras.
Huesos planos, como los del cráneo, el tórax y la pelvis.
Además, en el esqueleto se pueden distinguir dos partes bien diferenciadas: el esqueleto axial y el esqueleto apendicular.
Parte del esqueleto
Esqueleto axial
Esqueleto apendicular
¿Cómo están formados los huesos?
Los huesos están formados por tejidos duros y blandos. El tejido duro es el tejido óseo, que está constituido por una gran cantidad de sustancias minerales que le dan firmeza, por ejemplo, el calcio. El interior del hueso está lleno de huecos que hacen que sean muy ligeros, dentro de esos huecos se encuentra un tejido blando, la médula ósea, que produce casi todas las células de la sangre.
El fémur es el hueso más largo de todo el cuerpo humano y sirve como conexión entre la pelvis y la rodilla.
¿Sabías qué?
Los huesos son ligeros y equivalen casi al 15 % del peso corporal. Esto no quiere decir que sean débiles, de hecho, los huesos son más fuertes que el acero.
Los huesos son muy fuertes, pero hay una sustancia aún más fuerte en el cuerpo humano: el esmalte dental.
El sistema articular
Las articulaciones son estructuras que unen dos o más huesos entre sí mediante tejidos flexibles. Ellas permiten que el cuerpo adopte varias posturas y realice diferentes acciones, como flexionar los brazos o girar el cuello.
El sistema articular está constituido por todas las articulaciones del cuerpo humano, que son aproximadamente 360: 86 en el cráneo, 6 en la garganta, 66 en el tórax, 76 en la columna, vertebra y pelvis, 64 en las extremidades superiores y 62 en las extremidades inferiores.
Articulación del codo.
Según la función las articulaciones pueden ser:
Articulaciones móviles: permiten realizar muchos movimientos. Entre los huesos hay una bolsa que contiene un líquido que funciona como lubricante para disminuir el efecto del roce con los huesos: el líquido sinovial.
Articulaciones semimóviles: permiten pocos movimientos. Un ejemplo es la columna vertebral; aquí las vértebras están separadas por discos que les dan cierta movilidad.
Articulaciones fijas: son las uniones de dos o más huesos, muy unidas entre sí, de modo tal que no se mueven. Las articulaciones del cráneo son un ejemplo.
Estructura general de una articulación.
Ligamentos
Son cordones de tejido elástico que conectan los huesos entre sí, y le dan estabilidad y resistencia a la articulación. Algunas personas tienen los ligamentos más tensos, y por lo tanto, su movilidad es limitada; en cambio, otras personas tienen estos cordones muy flexibles, por lo que se mueven con gran agilidad.
De qué están compuestas las articulaciones?
Cartílago: recubre la superficie de contacto del hueso. Su función es evitar o reducir la fricción.
Membrana sinovial: líquido viscoso que protege y lubrica la articulación.
Capsula sinovial: estructura de tipo cartilaginoso que recubre la membrana sinovial.
Ligamentos: tejidos especializados que protegen y limitan los movimientos de la articulación.
Tendones: tejido especializado que se encuentra unido a los músculos y a los huesos. Controla los movimientos de las articulaciones.
Bursas: estructuras esféricas situadas en los huesos y los ligamentos, que amortiguan la fricción.
Meniscos: cartílagos especiales cuya función es estabilizar la articulación e impedir los movimientos extremos. Se encuentran en las rodillas.
¿Sabías qué?
En las rodillas se ubica la articulación más grande, ésta sostiene todo el peso del cuerpo y hace posible realizar actividades como bailar, correr, caminar o saltar.
El sistema muscular es el conjunto de músculos que recubre el esqueleto con el que se pueden adoptar diferentes posiciones con el cuerpo. Al girar o parpadear interviene el sistema muscular, responsable de que varios de los órganos muevan sustancias de un lugar a otro, como la sangre y demás fluidos corporales. Existen tres tipos de músculos:
Músculo cardíaco: formado por células musculares cardíacas que forman parte de las paredes del corazón. Este músculo se contrae de manera involuntaria para que la sangre recorra todo el cuerpo.
Músculo liso: actúa en procesos involuntarios. Está presente en el tubo digestivo y recubre las paredes de otros conductos y órganos, como las arterias y los pulmones.
Músculos esqueléticos: se contraen y relajan voluntariamente. Son los que permiten los movimientos como saltar, caminar, correr, pestañear. Estos músculos, en conjunto con el esqueleto y las articulaciones, permiten la locomoción.
Tipos de músculos.
EL calor y la actividad física
Los músculos emanan el 85 % del calor corporal. Por esta razón, la temperatura aumenta al realizar una actividad física intensa ya que cada vez que los músculos se contraen generan calor.
El músculo más largo del cuerpo es el sartorio. Puede llegar a medir hasta 40 centímetros.Los músculos permiten mantener el esqueleto en movimiento y otorgan estabilidad.El sistema muscular está compuesto por más de 650 músculos encargados de la función más importante: el movimiento.
LA CARA
En la cara hay aproximadamente 60 músculos. Cuando sonreímos intervienen 20 de esos músculos, mientras que para fruncir el ceño actúan 40.
PROBLEMAS ASOCIADOS A LA RELACIÓN Y LOCOMOCIÓN
Raquitismo
Es una enfermedad que afecta y deforma los huesos. Se produce a causa de una deficiencia de vitamina D, que provoca que los huesos no puedan absorber el calcio que necesitan para estar fuertes y sólidos.
Escoliosis
Es una desviación hacia los lados de la columna vertebral que provoca dolor y otras complicaciones. Puede ser causada por factores hereditarios o puede desarrollarse por otras enfermedades o traumas físicos.
Rayos X de la columna vertebral de un paciente con escoliosis.
Artrosis
Es una enfermedad bastante frecuente entre personas mayores que se produce cuando se desgastan los cartílagos que amortiguan y protegen las articulaciones.
Es un dolor en la parte más baja de la espalda, donde se encuentran las vértebras lumbares. Puede originarse por distintas causas, como por ejemplo la mala postura, golpes fuertes o grandes esfuerzos.
Osteoporosis
Es una enfermedad que afecta únicamente los huesos. Provoca que pierdan minerales, se vuelvan más frágiles y puedan fracturarse con mayor facilidad. Esta enfermedad afecta principalmente a las mujeres.
La osteoporosis produce una disminución en la densidad de los huesos.
Tendinitis
Es una inflamación que se produce en los tendones y provoca dolor. Por lo general, esta inflamación se ocasiona por la repetición de movimientos de forma indebida.
Mal de Parkinson
Es una dolencia del Sistema Nervioso Central que afecta la manera en la que se transmiten los impulsos nerviosos en el cuerpo. Sus síntomas son manifestados por medio del aparato locomotor: se observa rigidez en el cuerpo, así como temblores o movimientos involuntarios.
Esclerosis lateral amiotrófica
Es una enfermedad degenerativa que afecta las neuronas en el cerebro, el tronco cerebral y la médula espinal, todo lo que controla el movimiento de los músculos voluntarios. Provoca una parálisis muscular progresiva que puede ser mortal.
RECURSOS PARA DOCENTES
Video “Lesiones en la rodilla”
Existen varias lesiones que pueden afectar una de nuestras principales articulaciones: las rodillas. En este video encontrarás detalles sobre este tipo de lesiones.
Video conferencia sobre la miastenia gravis, enfermedad neuromuscular autoinmune y crónica caracterizada por grados variables de debilidad de los músculos esqueléticos (voluntarios) del cuerpo.
Al realizar un análisis de riesgo se considera la probabilidad de que ocurran eventos adversos causados por procesos naturales o por actividades humanas malintencionadas o inadvertidas, y así poder identificar su daño potencial.
DEFINICIÓN DE RIESGO Y PELIGRO
Peligro
Es cualquier cosa que tiene el potencial de causar daño y su identificación es sólo el primero de una serie de pasos para evaluar el peligro que una sustancia o actividad puede representar en una circunstancia particular.
¿Qué tipos de peligros hay?
Biológicos: bacterias, virus, plantas, animales y humanos.
Químicos: sustancias tóxicas que tienen diferentes propiedades físicas y químicas.
Físicos: radiación, campos magnéticos, presiones extremas y ruido, etc.
Psicosociales: estrés, violencia, etc.
Seguridad: resbalones, tropiezos, protección inadecuada, mal funcionamiento o averías de algún equipo que se manipule.
Riesgo
Es la probabilidad de que un peligro cause daño. Se trata de determinar qué tan nociva es una sustancia o a cuánto tiempo puede estar expuesta una persona en una determinada actividad.
Comprender el riesgo nos permite usar de manera segura la estufa en nuestra cocina.
Categorización del riesgo
El nivel de riesgo a menudo se clasifica según el daño potencial o el efecto adverso para la salud que puede causar el peligro, la cantidad de veces que las personas están expuestas y la cantidad de personas expuestas.
¿Sabías qué?
La exposición a las fibras de asbesto en el aire siempre se clasificará como alto riesgo, porque una sola exposición puede causar una enfermedad pulmonar potencialmente mortal.
¿Cómo se evalúan los riesgos?
Identificar los peligros y los factores de riesgo que pueden causar daños.
Analizar y evaluar el riesgo asociado con ese peligro.
Determinar formas adecuadas para eliminar el peligro o controlar el riesgo cuando el peligro no se puede eliminar.
PELIGROS NATURALES
Un peligro natural es una amenaza de un evento de la naturaleza que tendrá un efecto negativo en los humanos. Este efecto negativo es lo que llamamos un desastre natural.
Cuando una amenaza peligrosa realmente ocurre y perjudica a los humanos se la conoce como desastre natural.
Los peligros naturales son el resultado de procesos naturales que han operado a lo largo de la historia
Los procesos más peligrosos son también los procesos geológicos que afectan a los humanos todo el tiempo, pero son más notables cuando causan la pérdida de vidas o propiedades.
Entre los peligros naturales y posibles desastres a considerar se encuentran:
Temblores: eventos sísmicos que se producen por la liberación de energía en el interior de la tierra.
El Reventador, un estratovolcán activo de Ecuador, ha tenido al menos 16 períodos eruptivos desde 1541 y su última erupción ocurrió en diciembre de 2017.
Tsunamis: perturbaciones que se generan en los océanos u otros cuerpos de agua tras la formación de una serie de olas gigantes.
Derrumbes: ocurren cuando en una montaña la tierra se mueve, se cae o se desplaza por la pérdida de su estabilidad.
Inundaciones: se originan cuando el agua sube mucho de nivel en ríos, mares, lagunas y lagos, y cubre los lugares que normalmente están secos.
Sequías: producidas por falta de precipitaciones en un determinado lugar. Como consecuencia, la flora no se desarrolla, los suelos se vuelven infértiles y los animales se deshidratan.
Huracanes: masas de diferentes vientos que, a modo de torbellinos, atraviesan lugares de manera impetuosa.
Tornados: columnas de aire violentamente giratorias que se extienden desde la base de una tormenta hasta el suelo.
Impacto de asteroides: si el asteroide golpea la Tierra, una gran cantidad de polvo es arrojado a la atmósfera, y si golpea en el agua, habrá un aumento en el vapor de agua de la atmósfera.
Los ciclones tropicales presentan fases que corresponden a depresiones tropicales, tormentas tropicales y huracanes.
FACTORES DE RIESGO ANTRÓPICOS
El riesgo es característico de la relación entre humanos y procesos geológicos. El riesgo de los peligros naturales, si bien no puede eliminarse, puede entenderse de tal manera que se logre minimizar el peligro para los humanos.
Los seres humamos tomamos riesgos todos los días.
Los seres humanos a veces podemos influir en los desastres naturales, como por ejemplo, cuando se coloca un dique de contención deficiente que conduce a una posible inundación. Otras veces los desastres son generados por acción directa, como en los derrames de petróleo y otros materiales tóxicos, la contaminación, los accidentes masivos de automóviles o trenes y los choques de aviones.
Riesgos por el comportamiento humano:
Aludes o avalanchas humanas.
Vandalismo.
Sabotaje.
Daño colectivo.
VULNERABILIDAD AL PELIGRO
La vulnerabilidad se refiere a la forma en que un peligro o desastre afectará la vida y la propiedad de las personas. Se tienen en cuenta:
La proximidad a un posible evento peligroso.
La densidad de población en el área proximal al evento.
La comprensión científica del peligro.
La educación de las personas y la conciencia sobre el peligro.
La existencia de sistemas de alerta temprana y líneas de comunicación.
La disponibilidad de infraestructura de emergencia.
Los estilos de construcción y códigos de construcción.
Los factores culturales que influyen en la respuesta pública a las advertencias.
RECURSOS PARA DOCENTES
Artículo “Erupción volcánica”
Uno de los fenómenos naturales más peligrosos es la erupción de un volcán debido a su fuerte impacto sobre las poblaciones aledañas y los riesgos asociados.
Artículo “Los excesos y los peligros en la juventud”
Los jóvenes son los más vulnerables ante la posibilidad de cometer excesos, debido a que están en una etapa de la vida repleta de cambios: biológicos, psicológicos y sociales.
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.
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.
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 fasesólida 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.
La materia tiene propiedades características y no características. Las primeras son particulares para cada sustancia ya que dependen de la naturaleza del átomo que la constituye, por lo que permiten identificar sustancias. Entre las propiedades características de la materia están el punto de fusión y el punto de ebullición.
Punto de fusión
Punto de ebullición
¿Qué es?
Temperatura a la cual una sustancia cambia de estado sólido a líquido.
Temperatura a la cual una sustancia cambia de estado líquido a gaseoso.
Condición
Presión = 1 atm.
Presión = 1 atm.
Tipo de magnitud
Constante física.
Constante física.
Fases en equilibrio
Sólida y líquida.
Líquido y gaseoso.
¿Qué sucede durante el equilibrio?
La temperatura permanece constante a pesar de que el tiempo de calentamiento aumenta.
La temperatura permanece constante a pesar de que el tiempo de calentamiento aumenta.
¿De qué depende?
Tipo de enlace químico, polaridad e intensidad de las fuerzas de atracción intermolecualres.
Principalmente de la presión atmosférica. También influye el tipo de enlace, polaridad e intensidad de las fuerzas de atracción intermolecualres.
Al adicionar una sustancia en un agua, ésta se puede disolver o no. Lo que determina que ocurra un hecho u otro es la solubilidad del soluto, la cual a su vez depende diferentes factores, entre ellos, la polaridad.
Solubilidad
La solubilidad es la capacidad que tiene una sustancia de disolverse en otra, por ejemplo: la sal se disuelve en el agua, por tanto la sal es soluble en agua.
El vinagre es soluble en agua. Los términos soluble, ligeramente soluble e insoluble son utilizados como medida cualitativa de la solubilidad.
Dicho de otra forma, la solubilidad es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en un determinado solvente y se expresa como:
Solubilidad = (g soluto ÷ g solvente) x 100
¡Recuerda!
Una sustancia tiene una solubilidad diferente para cada solvente.
¿Cuál es la solubilidad de una sustancia en 140 g de agua si sólo se disuelven 5 g de la misma?
Solubilidad = (5 g soluto ÷ 140 g) x 100 = 3,6
La presión influye en la solubilidad de los gases, ejemplo de ello es el CO2 contenido en las bebidas gaseosas cuya disolución es posible gracias al aumento de la presión.
Polaridad
La polaridad es una propiedad de las moléculas que se manifiesta cuando existe una separación de cargas en las mismas que da lugar a la formación de un dipolo eléctrico.
En este sentido se distinguen dos tipos de moléculas: polares y apolares. Las primeras son aquellas que poseen dipolos eléctricos, es decir, tienen un extremo positivo y otro negativo. En tanto, las segundas no poseen dipolo eléctrico.
¿Polares o apolares?
Solubilidad y polaridad
La solubilidad de una sustancia en un determinado solvente dependerá de la polaridad de ambos componentes. En general, la solubilidad en función de la polaridad está determinada por la siguiente regla: “Lo semejante disuelve a lo semejante”.
La anterior premisa significa que una sustancia polar se disuelve en un solvente polar, en tanto, un soluto apolar se disuelve en un disolvente apolar.
Etanol en agua
El etanol y el agua son sustancias polares que forman enlaces o puentes de hidrógeno (fuerza intermolecular), de manera que cuando el etanol se añade al agua, inicia el proceso de solvatación, es decir, las moléculas de etanol y agua empiezan a interactuar entre sí y dan como resultado la formación de puentes de hidrogeno entre estas.
Se denomina solvatación al proceso en el cual las moléculas del soluto interaccionan con las moléculas del solvente y dan lugar una asociación de las mismas.
Hexano en agua
El agua es una sustancia polar capaz de formar puentes de hidrógeno, mientras que el hexano es una sustancia apolar cuyas fuerzas dispersión de London son más débiles. Entonces, considerando la regla de “lo semejante disuelve a lo semejante”, se puede deducir que el hexano no se disuelve en agua.
A nivel molecular, lo que ocurre es que la interacción agua-agua es más fuerte que la interacción agua-hexano y como resultado el hexano no se disuelve en el agua.
La solubilidad también depende de la temperatura. Generalmente, la solubilidad de un sólido se incrementa con el aumento de la temperatura, mientras que para un gas se observa el efecto contrario.
Miscible e inmiscible
Los términos miscibles e inmiscibles son utilizados frecuentemente para describir la solubilidad de un líquido en otro. Dos líquidos son miscibles cuando forman una solución o mezcla homogénea, en tanto, son inmiscibles cuando no forman una solución.
Ejercicios:
1) Resuelve los siguientes problemas.
a) En 150 g de agua se disolvieron 40 g de una sustancia. ¿Cuál es la solubilidad de la sustancia?
b) La solubilidad de una sustancia A en 120 g de agua es igual a 3. ¿Cuántos gramos de de A se disolvieron en el agua?
2) Una con flecha los elementos de las columnas A y B según corresponda.
A
B
Metanol
Cloroformo
Polar
Agua
No polar
Hexano
Glicerina
3) Predice la solubilidad de las siguientes sustancias en agua.
a) Tolueno
b) Ácido acético
d) Metanol
e) Acetona
4) Predice la solubilidad de las siguientes sustancias en tolueno.
Una reacción-ácido base se puede observar en la vida cotidiana, como es el caso de los antiácidos que son usados para tratar la acidez en algunas personas. Su principio es sencillo, comúnmente son compuestos básicos que sirven para neutralizar la acidez de los jugos gástricos, por esta razón las reacciones ácido-base son conocidas también como reacciones de neutralización.
Conceptos básicos
Reacción química
Proceso en el cual una o varias sustancias (denominadas reactivos o reactantes) sufren una transformación en su estructura molecular y en los enlaces, de manera que originan otras sustancias diferentes o productos.
Ácido
Compuesto químico que al disolverse en agua origina un incremento en la concentración de los iones de hidrógeno.
El fisicoquímico Gilbert N. Lewis, por su parte, lo define de manera más amplia como aquella especie química capaz de aceptar un par de electrones de otra especie.
Los ácidos tienen un sabor es agrio, un ejemplo es el jugo de limón que contiene ácido cítrico, de hecho, la palabra ácido proviene del término latino acidus que significa “ágrio”.
El vinagre es un tipo de ácido usado en la cocina y se denomina ácido acético.
Base
A lo largo de la historia se han realizado numerosos esfuerzos para definir a estos compuestos. Una de las definiciones más recientes es la de Lewis, que lo describe como aquella sustancia capaz de donar un par de electrones.
Las bases son resbalosas al tacto y su sabor es amargo, un ejemplo se observa en el jabón que es un tipo de base.
Las bases son solubles en el agua.
Reacciones ácido-base
De la misma forma en la que se han planteado diferentes definiciones para los ácidos y para las bases con el paso del tiempo, también han surgido descripciones alternativas para las reacciones de ácido-base. Uno de los primeros en estudiar a este tipo de reacciones fue el químico sueco Svante Arrhenius, quién sostenía que eran reacciones en las que los ácidos formaban cationes de hidrógeno H+ (que luego se demostró que no existen de forma aislada sino en la forma de H3O+ o ión hidronio) y las bases formaban aniones OH–.
Definición según Svante Arrhenius
Es aquella reacción química producida entre un ácido y una base para formar una sal y agua.
Cumple la siguiente forma: Ácido + base-→ sal + agua
Por ejemplo: HCl + NaOH → NaCl +H2O
Aunque la definición de Arrhenius era sencilla, tenía sus limitaciones, por ejemplo se cumplía solamente en una solución acuosa. Por esta razón, los científicos Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry plantearon una definición en función de la capacidad que tienen las bases de aceptar protones y los ácidos de cederlos, desde este punto de vista se consideran tanto al concepto planteado por Arrehnius como a las reacciones de ácido-base en soluciones no acuosas.
El planteamiento Brønsted-Lowry no se limita a un medio acuso pero se enfoca únicamente a los ácidos que contienen hidrógeno.
Definición según Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry
Reacción química en la que se elimina un catión hidrógeno del ácido el cual se adiciona posteriormente a la base.
Como fórmula general se tiene: AH + B → base conjugada + ácido conjugado
Dónde:
AH = ácido B = base
Base conjugada: ión o molécula que resulta del ácido y cede el protón.
Ácido conjugado: ión o molécula resultante de la base que gana el protón.
Por ejemplo: CH3COOH(ácido) + H2O(base)→ CH3COO−(base conjugada) + H3O+(ácido conjugado)
El agua (H2O) es una sustancia anfótera, es decir, puede comportarse como ácido o como base según el caso.
Posteriormente, el fisicoquímico estadounidense Gilbert N. Lewis no se fundamentó ni en la ionización en un medio acuoso planteada por Arrhenius ni en la transferencia de protones de Brønsted-Lowry, sino que por su parte analizó la transferencia de electrones que se produce en las reacciones de ácido-base. En este sentido, se define a la base como el compuesto capaz de donar un par electrónico y al ácido como el compuesto capaz de recibirlo. A través de este planteamiento se pudieron incluir sustancias que anteriormente no se consideraban en las definiciones anteriores.
Todas las sustancias catalogadas como ácidos en el planteamiento Brønsted-Lowry también son ácidos para Lewis ya que aceptan el par electrónico.
Definición según Lewis
Reacción química que se produce como producto de la donación del par electrónico de la base al ácido. El resultado es un enlace covalente entre los dos compuestos.
Tiene por fórmula general: A + :B → A–—B+
Dónde:
A = ácido de Lewis
B = base de Lewis
A-—B+ = compuesto resultante
Por ejemplo: AlCl3 (ácido) + :NH3 (base)→ [Al(NH3)Cl3]
Según la definición de Lewis, la molécula de amoníaco cede su par de electrones sobrante al ácido para producir con este un enlace covalente.
El pH
Permite indicar el grado de acidez o basicidad de soluciones acuosas, sus siglas provienen del fránces pouvoir hydrogène que significa “poder del hidrógeno” debido a que mide la concentración de iones de hidrógeno en dichas disoluciones.
Las sustancias con pH menor a 7 se consideran ácidas, por el contrario de las que tienen un pH superior a 7 que son consideradas como alcalinas.
Las disoluciones se consideran neutras cuando su pH es igual a 7 como es el caso del agua.
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