La Materia y sus Propiedades
Definición de Materia
Se define la materia como todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. La materia tiene propiedades que pueden ser generales o específicas.
Propiedades Generales
Las propiedades generales son la masa y el volumen. Son generales porque no nos permiten caracterizar a una sustancia.
- Se define la masa como la cantidad de materia que posee una sustancia.
- Se llama volumen al espacio que ocupa un cuerpo o una sustancia.
Propiedades Específicas
Son aquellas que nos permiten caracterizar a una sustancia. Son propiedades específicas la densidad y las temperaturas de fusión y ebullición.
- Densidad: es la masa por unidad de volumen.
- Temperatura de fusión: temperatura a la cual se funde un sólido.
- Temperatura de ebullición: temperatura a la cual hierve una sustancia.
Clasificación de los Sistemas Materiales
Sistema Material
Sistema material: es toda porción de materia que se aisla para someterla a estudio.
Clasificación de la Materia según su Estado de Agregación (Estado Físico)
Estado: sólido, líquido y gaseoso.
Propiedades:
- Sólido: masa y volumen constantes, forma definida y no puede fluir.
- Líquido: masa y volumen constantes, forma variable y puede fluir.
- Gaseoso: masa constante, volumen y forma variable, puede fluir.
Ejemplos:
- Sólido: hierro, carbón.
- Líquido: agua, aceite, gasolina.
- Gaseoso: vapor de agua, gas natural.
Clasificación de los Sistemas Materiales según su Aspecto
- Sistema material heterogéneo: es aquel que no presenta un aspecto uniforme en todos sus puntos. Ejemplos: un coche, un árbol, una persona, la sangre.
- Sistema material homogéneo: es el que presenta un aspecto uniforme en todos sus puntos. Ejemplos: una goma, una tiza, agua y sal.
- Mezcla heterogénea: es un sistema material heterogéneo cuyos componentes se distinguen a simple vista.
- Mezcla homogénea o disolución: está formado por dos o más sustancias en proporción variable. Ejemplos: agua y sal, agua y azúcar.
- Sustancias puras: tienen composición y propiedades constantes.
- Elemento químico: es una sustancia pura formada por átomos del mismo tipo.
- Compuesto químico: es una sustancia pura formada por dos o más elementos químicos combinados en proporciones fijas. Ejemplos: agua (H₂O), dióxido de carbono (CO₂).
Métodos de Separación de Mezclas Heterogéneas
Los componentes de una mezcla heterogénea se pueden separar por los siguientes métodos:
Filtración
Se utiliza para separar un líquido de un sólido insoluble, como es el agua y la arena. Se procede de la siguiente manera:
- Se coloca un filtro en un embudo.
- La filtración se hace vertiendo la mezcla sobre el filtro, recogiendo en un vaso el agua y en el filtro queda la arena.
Decantación
Con este método se separan dos líquidos no miscibles y que tienen distinta densidad, como el agua y el aceite. Se realiza así:
- Se vierte la mezcla sobre el embudo de decantación y se deja reposar para que los líquidos se separen y quede uno encima de otro.
- Se abre la llave del embudo y cae primero el líquido más denso.
- Cuando el líquido más denso ha caído, se cierra la llave para que el otro líquido no pase. El líquido más denso queda en un vaso que se pone debajo del embudo, mientras que el menos denso queda en el embudo de decantación.
Las Disoluciones
Definición de Disolución
Una disolución es una mezcla homogénea formada por dos o más sustancias en proporción variable. El componente de la disolución que se encuentra en mayor cantidad se llama disolvente y el que está en menor cantidad, soluto. Ejemplo: disolución de sal en agua.
Concentración de una Disolución
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto que hay disuelto en una determinada cantidad de disolvente o de disolución. Las disoluciones pueden ser diluidas (tienen poco soluto) y concentradas (si tienen mucho soluto).
Formas de Expresar la Concentración de una Disolución
- Tanto por ciento en masa (%m): se define como la masa de soluto en gramos disuelto en 100g de disolución. %m = (ms * 100) / md (%m: tanto por ciento en masa; ms: masa de soluto en gramos; md: masa de disolución).
- Tanto por ciento en volumen (%v): se define como el volumen del soluto por cada cien volúmenes de disolución. %v = (vs * 100) / vd (%v: tanto por ciento en volumen; vs: volumen de soluto; vd: volumen de disolución).
- Concentración en masa (c): se define como los gramos de soluto disueltos en un litro de disolución. c = ms / vd (c: concentración en masa).
Solubilidad
La solubilidad de un soluto a una temperatura y un determinado disolvente es la máxima cantidad en gramos de ese soluto que se puede disolver en 100g de disolvente o también en un litro de disolución. La solubilidad de un sólido depende de la temperatura: a mayor temperatura, mayor solubilidad y viceversa. Con la solubilidad de los gases pasa lo contrario: a mayor temperatura, menor solubilidad.
Métodos de Separación de Disoluciones
Cristalización
Consiste en que cristalice un soluto sólido para separarlo del disolvente en el que está disuelto. Se procede de la siguiente manera: primero se calienta la disolución para evaporar parte del disolvente y segundo se deja enfriar para la formación de los cristales.
Destilación
Se emplea para separar una disolución formada por dos líquidos de diferentes puntos de ebullición. Se utiliza un aparato llamado destilador.
Cuando se hace hervir la disolución contenida en el matraz, el líquido volátil, es decir, el que tiene el punto de ebullición menor, se evapora y se queda en el matraz el líquido con el punto de ebullición mayor. Para recoger el líquido evaporado se le hace pasar por un tubo refrigerante por el que circula agua fría. Ahí se condensa el vapor que cae en un vaso.
Preparación de una Disolución de Concentración Conocida
Se siguen los siguientes pasos:
- Se pesa en una balanza la cantidad de soluto en gramos necesaria.
- Se añade agua destilada al vaso que contiene el soluto y se agita con una varilla hasta que se disuelve.
- Se echa el contenido del vaso en un matraz.
- Se añade más agua al matraz hasta llegar a la marca del envase.