1.Clasificación de la materia

La principal división que se hace de la materia es en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras tienen unas propiedades específicas que las caracteriza, las mezclas no; (Ej: si tenemos un vaso solo con agua y otro vaso de agua con alcohol a la presión atmosférica, el agua siempre hierve a 100 ºC y se congela 0 ºC, y su densidad es 1 kg/L, en el caso de la mezcla el punto de fusión, de ebullición y la densidad dependerá de la proporción de la composición de cada sustancia)
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–Sustancias puras.

Es aquella materia cuya composición no cambia cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentre, de manera que no se puede descomponer en otras más sencillas utilizando solamente procedimientos físicos es decir su composición es fija. (Ej: el agua destilada es una sustancia formada por hidrógeno y oxígeno, no hay ningún procedimiento físico que puede separar el agua en hidrógeno y oxígeno).

Dentro de las sustancias puras distinguimos:

Sustancias simple: son sustancias que no pueden descomponerse en otras más simples por ningún procedimiento. Se dicen que están formadas por un solo elemento. (Ej: El Mercurio: Hg)

Compuestos: son sustancias puras que si se pueden descomponer en otras más simples por medio de procesos químicos. (Ej: La sal (Cloruro sódico): NaCl)

–Mezclas:

Es aquella materia que resulta de la combinación de varias sustancias que se pueden separar utilizando procedimientos físicos. (Ej: un vaso de agua con azúcar). Podemos distinguir dos tipos de mezclas:

Mezcla heterogénea: es una mezcla en la que es posible distinguir a simple vista o con microscopio sus componentes. (Ej: una pizza, agua con aceite,…).

Mezcla homogénea o disolución: es una mezcla en la que no es posible distinguir a simple vista o con microscopio sus componentes. (Ej: agua salada, aire,…)

Las aleaciones son mezclas homogéneas de dos metales o de un metal y otra sustancia. Se pueden decir que son disoluciones sólidas. Ejemplos:

Algunas propiedades de los metales se modifican cuando los aleamos. El acero, por ejemplo, es mucho más resistente que el hierro.

2-   Métodos de separación de mezclas

Las sustancias puras que forman las mezclas pueden ser separadas por procesos físicos. Hay muchos, y usar uno u otro proceso depende fundamentalmente del tamaño de las partículas y de las propiedades de las sustancias que queramos separar, pues no es lo mismo separar dos sólidos que un líquido y un sólido.

Se define como técnica de separación al procedimiento para separa las diferentes sustancias puras que componen una mezcla.

Explicaremos algunos de los procesos físicos usados para la separación de mezclas:

Criba: Es un proceso muy usado para separa mezclas sólidas en las que un de los componentes presentes en la mezcla tiene un tamaño de partícula muy diferente al otro. (Ej: arena de grava).

Filtración: Este proceso se usa para separa un sólido insoluble del líquido con el que está en contacto. (Ej: agua con arena)

Cristalización: Este proceso es adecuado para separar un sólido disuelto en un líquido. Está basado en la diferente solubilidad que presenta dicho sólido con la temperatura. (Ej: agua salada: se evapora el agua y cristaliza la sal)

Decantación: Se utiliza para separa dos líquidos inmiscibles (que no se pueden mezclar) con distinta densidad. (Ej: aceite y agua). Para este proceso se usa el embudo de decantación que posee una válvula en la parte inferior. En este proceso se introduce la mezcla en el embudo y cuando ambos líquidos estén claramente separados, la válvula se abre y sale el primero que es el de mayor densidad de manera que en el embudo queda el otro líquido con lo que ya tendríamos ambos líquidos separados.

Centrifugación: Es un método físico que tiene el mismo fundamento físico que la decantación, pero que permite acelerar el proceso. Se puede usar para mezclas de sólido con un líquido. Para ello se usa una centrifugadora, que consta de varios tubos donde se introduce la mezcla y que giran a gran velocidad, de esta manera se depositará con mayor rapidez la sustancia más densa.

Destilación:Este  procedimiento está indicado para separar dos líquidos miscibles (que se pueden mezclar) de distinta temperatura de ebullición o también un líquido que tiene un sólido disuelto. La mezcla se introduce en un recipiente y se calienta. Cuando se alcanza la temperatura de ebullición del primer líquido, este se convierte en vapor que se hace pasar por un tubo refrigerante en el que se enfría y condensa. Se recoge en estado líquido como sustancia pura. En el caso del sólido disuelto en el líquido, el líquido se evapora y condensa quedando en un recipiente el sólido y en el otro el líquido.

Separación magnética: Está indicado cuando uno de los componentes de la mezcla es un metal ferromagnético (Fe, Ni, Co), que se separa del resto empleando un imán. (Ej: azufre con limadura de hierro).

Cromatografía:Se utiliza para separa los distintos componentes de una mezcla homogénea aprovechando su distinta afinidad por un disolvente.
Esta técnica es muy variada, pero en todas ellas hay una fase móvil, que puede ser un líquido o un gas, y  una fase estacionaria, que suele ser un sólido. (Ej: análisis para determinar si el agua es potable, test antidopaje,…)

3.Disoluciones (mezclas homogéneas)

Una disolución es una mezcla homogénea estable de dos o más sustancias puras cuya composición puede variar.

Los componentes de una disolución suele clasificarse en:

Disolvente: es la sustancia que está en la mayor proporción, en el caso de disoluciones acuosas, que son las más importantes, el agua será siempre el disolvente, independientemente de su cantidad.

Soluto: es el componente (o componentes) que está en menor proporción.

Las disoluciones se pueden clasificar en función del número de componentes en binarias (dos componentes), terciarias (tres componentes),… Pero el criterio más utilizado es clasificarlas según el estado de agregación del soluto y de la disolución, tal y como se muestra en la tabla.

4.Formas de expresar la concentración de una disolución

La concentración de una disolución indica la cantidad de soluto que hay en una cantidad determinada de la disolución. Cuando se trabaja en los laboratorios es frecuente que se necesite disoluciones de menor concentración de la que se dispone, es decir, más diluidas. Esto se consigue mediante una dilución.

Dilución: proceso de añadir más disolvente a la disolución para así disminuir su concentración.

Cuando se prepara una disolución se ha de saber en qué proporción se encuentran el soluto y el disolvente. Hay distintos modos de expresar la concentración de una disolución:

ØPorcentaje en masa

Nos indica los gramos de soluto que hay en 100g de disolución. Se calcula a partir de la siguiente expresión:

Este modo de expresar la concentración cuando las cantidades de las sustancias que forman la disolución se miden en unidades de masa (g, kg,…). La masa del soluto y la de la disolución se deben expresar en las mismas unidades; un porcentaje no tiene masa.

El porcentaje de soluto se llama también Riqueza del soluto.

ØPorcentaje en volumen

Nos indica el volumen de soluto que hay en 100 unidades de volumen de disolución.

Se utiliza cuando las cantidades de las sustancias que forman la disolución se miden en unidades de volumen (normalmente en mL o L). EL volumen del soluto y el de la disolución se deben expresar en las mismas unidades; un porcentaje no tiene unidades.

ØConcentración de masa.

Nos indica la cantidad en masa de soluto que hay en cada unidad de volumen de disolución.

En el SI se debe medir en kg/m3, aunque lo más frecuente es medirlo en g/dm3 o g/L. La concentración se expresa con la letra C.

No debemos confundirnos con la densidad pues, aunque se midan en las mismas unidades, representan conceptos distintos.

En la concentración, la masa está referida sólo al soluto, mientras que en la densidad, la masa que se considera es la de la disolución.

5.Solubilidad

La solubilidad de una sustancia es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en un disolvente determinado.

Las disoluciones podemos clasificarlas en función de la cantidad de soluto que hay en relación al disolvente. Así tenemos:

–Disolución diluida: es aquella en la que hay poco soluto con relación al disolvente.

–Disolución concentrada: es aquella en la que hay mucho soluto con relación al disolvente.

–Disolución saturada: es aquella que ya o admite más cantidad de soluto.