Sustancias Puras y Mezclas
SUSTANCIAS PURAS
Una sustancia pura (o simplemente sustancia) es materia que tiene propiedades definidas y una composición que no varía de una muestra a otra. El agua y la sal de mesa ordinaria (cloruro de sodio), que son los principales componentes del agua de mar, son ejemplos de sustancias puras. Una sustancia pura no se puede descomponer en otras sustancias más simples utilizando métodos físicos. Es decir, las transformaciones físicas no le afectan.
“Una sustancia pura es una muestra de materia que no puede ser separada en otras mediante cambios físicos”
Propiedades de las Sustancias Puras
Son las propiedades que se utilizan para diferenciar una sustancia pura de otra. Pueden ser:
- Punto de fusión: temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido.
- Punto de ebullición: temperatura a la cual una sustancia pasa del estado líquido al estado gaseoso.
- Densidad: cociente entre la masa de una determinada sustancia y el volumen que ocupa. La densidad de una sustancia es siempre constante en un determinado estado de la materia.
- Solubilidad: es la máxima cantidad de una sustancia que se disuelve en cierta cantidad de disolvente a una determinada temperatura (al aumentar la temperatura de la disolución la solubilidad aumenta).
Sustancia es cada una de las diversas clases de materia que existen en la naturaleza. Podemos clasificar las sustancias que nos encontramos a nuestro alrededor según la cantidad de elementos que contiene y la organización de estos.
Los átomos se combinan químicamente con otros átomos para formar distintas sustancias. Estas sustancias son la base de la atmosfera, los mares, las rocas y los seres vivos. Químicamente distinguimos entre: Elementos y compuestos.
Los elementos (también conocidos como sustancias simples) es una sustancia pura cuyos atomos son iguales (con la salvedad de que puedan existir isotopos), de igual numero atomico. Son sustancias que no se pueden descomponer en otras sustancias químicas. Ejemplos: el mercurio, el azufre y el oro, el oxigeno o el cloro son elementos. Se han descubierto todos los elementos que existen.
En la actualidad se conocen 114 elementos, los cuales varían ampliamente en su abundancia. Por ejemplo, más del 90% de la corteza terrestre consta de sólo cinco elementos: oxígeno, silicio, aluminio, hierro y calcio. En contraste, sólo tres elementos (oxígeno, carbono e hidrógeno) constituyen más del 90% de la masa del cuerpo humano.
Todas las demás sustancias que conocemos se forman por combinación de esos 114 elementos.
Símbolos de los elementos
Los elementos se representan por una o dos letras iniciales (la primera en mayúscula) de su nombre o del nombre latino o germánico. Ejemplos: H, hidrógeno; O, oxígeno; N, nitrógeno; C, carbono; Cl, cloro; Fe, hierro (ferrum, en latín); Na, sodio (natrium, en latín); S, azufre (sulphur, en latín).
Ordenación de los elementos
Se ordenan en la llamada tabla periódica de los elementos de menos protones a más. Así, el hidrógeno, H, es el primer elemento, pues tiene un solo protón; el helio, He, es el segundo porque tiene dos, y, por ejemplo, el uranio, U, está en el lugar 92 de la tabla periódica porque sus átomos tienen 92 protones.
Un compuesto químico, es una sustancia pura que posee átomos distintos. De un compuesto se pueden obtener dos o más elementos por medio de métodos químicos. Ejemplos: el agua (óxido de hidrógeno), la sal (cloruro de sodio) y la cal (óxido de calcio) son compuestos. El número de compuestos es ilimitado. La descomposición de un compuesto en sus elementos exige mucho calor o el paso de corriente eléctrica. Así, el paso de corriente eléctrica permite obtener hidrógeno y oxígeno a partir del agua.
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Mezclas
Casi toda la materia que nos rodea consiste en mezclas de sustancias. Una mezcla es una combinación de sustancias, llamados componentes de la mezcla. Los componentes que conforman una mezcla se caracterizan porque conservan todas sus propiedades y además se pueden separar con facilidad por métodos físicos. Mientras que las sustancias puras tienen composición fija, la composición de una mezcla puede variar. Una taza de café endulzado, por ejemplo, puede contener poca o mucha azúcar. Las sustancias que constituyen una mezcla (como azúcar y agua) se denominan componentes de la mezcla.
Las mezclas están formadas:
• Por dos o más sustancias puras diferentes.
• Por la combinación de sustancias puras con otros elementos.
• Por la combinación de dos o más mezclas.
Cualquiera sea la manera en que se forman las mezclas, estas pueden ser homogéneas o heterogéneas.
“Las mezclas son combinaciones de dos o más sustancias en las que cada sustancia conserva su propia identidad química”
Podemos diferenciar dos tipos de mezclas: heterogéneas y homogéneas.
Ellas se pueden clasificar bajo un criterio optico: cuando poseen una apariencia uniforme sin distincion entre sus componentes, se denominan mezclas homogeneas; en cambio cuando su apariencia es discontinua y podemos observar los componentes presentes en ella, se denominan mezclas heterogeneas.
Las mezclas heterogéneas presentan un aspecto irregular y pueden distinguirse a simple vista las sustancias que la componen. Además, las propiedades de estas mezclas varían de un punto a otro de las mismas.
Ahora bien, cada componente conserva sus propiedades: si mezclamos virutas de hierro con azufre, en la mezcla el hierro mantiene sus propiedades magnéticas y el azufre su color amarillo.
En las mezclas heterogéneas sus componentes se pueden separar de forma sencilla, es decir con ayuda de algunas herramientas, pero sin necesidad de usar energía. Solemos decir que es posible su separación mecánica. Algunos ejemplos son el granito y el agua con aceite
Las mezclas homogéneas por el contrario, presentan un aspecto uniforme. Sus propiedades son las mismas en todos los puntos y no podemos distinguir fácilmente las sustancias de las que están compuestas. Este tipo de mezcla también se llama disolución. Al componente más abundante de la disolución se le denomina disolvente, mientras que las demás sustancias se les llama solutos. En el caso del agua con azúcar, el agua sería el disolvente y el azúcar, el soluto. La cantidad de soluto que hay en una disolución se mide mediante la concentración.
La separación de los integrantes de una disolución requiere normalmente medios más sofisticados y mayor gasto de energía que la separación de partes de una mezcla heterogénea.
A veces es difícil saber si un sistema material es homogéneo o heterogéneo. Pueden confundirnos los coloides, que son mezclas heterogéneas que necesitarían un microscopio para separar sus componentes. Un zumo, la leche, la sangre, son cuerpos con un aspecto homogéneo a simple vista que nos puede engañar. Con el uso del microscopio podemos ver, por ejemplo, cómo la sangre está formada por un líquido (el plasma) con muchas células flotando en él (glóbulos rojos y blancos, plaquetas...). Los coloides suelen ser bastante inestables (la leche se “corta”, la sangre se coagula). Igualmente la leche puede parecernos una mezcla homogénea pero si se examina con detalle (con un microscopio ordinario) puede verse que contiene partículas de nata (grasa) bien visibles. Por tanto, la sangre y la leche son mezclas heterogéneas formadas por diferentes sustancias puras.
Nota: Las aleaciones son un tipo especial de mezclas. Son mezclas homogéneas en las que una o varias sustancias son metales. Por ejemplo, el bronce y el acero.
En la Tabla 1.1 podrás observar varias tipos de mezclas homogéneas y Heterogéneas, con ejemplos puntuales tomados de la vida diaria.
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Clasificación de las mezclas |
Descripción |
Ejemplo |
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Homogéneas |
Soluciones |
Las partículas no pueden observarse aún con el efecto Tyndall. Solo se pueden separar sus componentes por medio de las técnicas físicas de laboratorio |
Vinagre con agua
Alcohol más agua
Agua con sal |
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Coloides |
Las partículas no se observan a simple vista, pero cuando se aplica el efecto Tyndall puede observarse que su homogeneidad no es tan cierta. Se pueden separar sus componentes con técnicas mecánicas de laboratorio. |
Mayonesa
Gelatina
Leche condensada
Mantequilla |
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Heterogéneas |
Suspensiones |
Las partículas se pueden observar a simple vista y con el tiempo tienden a depositarse en el fondo. La técnica para separar sus componentes es la mecánica. |
Agua con arcilla
Agua y arena
Almidón y agua |
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Groseras |
Los componentes presentes en esta mezcla son discernibles fácilmente y a simple vista y pueden ser separados por técnicas mecánicas de laboratorio. |
Granito
Ensalada de vegetales
Hierro con azufre |
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En la tabla 1.2 se resumen las diferencias entre las mezclas y los compuestos puros.
Tabla 1.2 Características de las mezclas y de los compuestos puros.
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Mezclas |
Compuestos Puros |
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Pueden separarse en sus componentes mediante cambios físicos |
No pueden separarse en sus componentes por cambios físicos |
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Su composición puede variarse de manera continua al agregar uno de sus componentes |
Su composición es constante la mayor parte de las veces |
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Sus propiedades están ciertamente relacionadas con las de sus componentes |
Sus propiedades no están relacionadas con las de los elementos que lo constituyen químicamente |
A JUGAR con las Mezclas.
Ávila, M et al (2005). Química. Venezuela. Manual esencial Santillana.
Brown, T. et al (2004). Química la ciencia central. México: Pearson Educación
Vaquero, M et al (2011). Ciencias y tecnología. Curso de grado acceso medio. España: INO reproducciones.
Sin autor (NP). Organización de la materia. Editorial McGraw-Hill. Disponible en línea: https://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448177460.pdf Consultado [14 de diciembre, 2014]
Sin Autor (NP). Sustancias puras y mezclas. Disponible: https://www.radiofeyalegriaeducom.net/pdf/EBA2-12_Ciencia-S4.pdf. Consultado: [17 de Diciembre, 2014].
