10 MEZCLAS Y SUSTANCIAS PURAS 133

1.  Mezclas y sustancias puras

1.1.  Qué es una sustancia

Son distintos tipos de materia o materiales

1.2.  Los cambios de las sustancias

Cambios físicos. No se forman nuevas sustancias.

Cambios químicos. Se forman nuevas sustancias. Un ejemplo es la oxidación.

1.3.  Mezclas y sustancias puras

Mezclas. Se forman por la unión de dos o más sustancias conservando las propiedades anteriores.

Sustancias puras.  No se pueden separar en otras sustancias más sencillas. Son ejemplos, los elementos de la tabla periódica.

1.4.  Mezclas homogéneas y heterogéneas

Una mezcla es homogénea si no se pueden distinguir sus componentes. El aire. El agua azucarada. El vinagre.

Una mezcla es heterogénea si se pueden distinguir sus componentes.

1.5.  Las disoluciones

El disolvente es el componente más abundante.

Los solutos se mezclan con el disolvente.

ACTIVIDADES

1.- Indica al menos tres propiedades de cada una de las siguientes sustancias:

a) corcho. Aislante térmico y acústico, impermeable, ligero, con gran adherencia, elástico.

b) hojalata. Conductora del calor y la electricidad, resistente a la corrosión, dúctil, flexible.

c) lejía. Desinfectante, blanqueadora, oxidante, corrosiva.

2.- ¿Cuál de los siguientes cambios son físicos y cuáles son químicos?

Cambios físicos. Secado de la ropa, rotura de un vaso, preparación de una salsa mayonesa.

Cambios químicos. Formación de óxido, fraguado del cemento.

3.- Pon ejemplos de mezclas, indicando, cuáles son sus componentes. Por ejemplo, la mayonesa es una mezcla de aceite, huevo y sal.

LATÓN: cobre y cinc. GAZPACHO: tomate, pepino, agua, sal, pimiento, aceite y vinagre. CHOCOLATE: cacao y azúcar. CEMENTO: caliza, arcilla, yeso, arena, agua y grava. ACERO: hierro y carbono.

4.- Además de cambiar de estado, ¿qué otros efectos pueden tener el calor sobre las sustancias?

Eleva su temperatura. Las dilata. Según las sustancias, puede deformarlas, descomponerlas o hacer que ardan en contacto con el aire.

5.- La etiqueta de una botella de metanol (alcohol de quemar) dice que tiene una pureza del 80%. ¿Qué es lo que significa?

Significa que de cada 100 gramos de alcohol, 80 son de metanol.

6.- ¿Cuáles de las siguientes mezclas son homogéneas? Aire, mantequilla, refresco con gas, vinagre, pintura plástica, sangre, gasolina y arena.

M. homogéneas: aire, mantequilla, vinagre, sangre, pintura plástica, gasolina

M. heterogéneas: refresco con gas, arena.

7.- Pon otros ejemplos de mezclas de los dos tipos.

Mezclas homogéneas: puré, yogur, aceite, agua, vino, pasta, jabón, pegamento, tinte, barniz, etc.

Mezclas heterogéneas: agua con gas, sal y pimienta, ensaladilla rusa, sopa de fideos, etc.

8.- Indica cuál es el disolvente y cuáles son los solutos de las siguientes disoluciones:

a) Agua azucarada.  Disolvente: agua     Soluto:  azúcar

b) Lejía.                    Disolvente: agua     Soluto:  hipoclorito de sodio

c) Lavavajillas.          Disolvente: agua     Soluto:  sustancias detergentes

d) Agua de colonia Disolvente: etanol   Soluto:  aceites vegetales

9.- Además del agua, ¿qué otros disolventes conoces? ¿Qué se puede disolver con cada uno de ellos?

Alcohol. Disuelve sustancias polares, como tinta de rotuladores y bolígrafos, anticongelantes, y algunos barnices.

Gasolina. Disuelve sustancias apolares, como resinas naturales, asfalto, grasas y aceites.

Aguarrás. Disuelve el óleo, la pintura y algunos barnices.

Acetona. Disuelve pinturas, lacas, adhesivos, productos farmacéuticos, plásticos, etc.

 

10.- El filtro de arena de la imagen que aparece en la página de la izquierda está formado por varias capas. ¿En qué se diferencian estas capas y por qué se han colocado en este orden? ¿Dónde se utilizan los filtros de arena?

Se diferencian en el tamaño de sus componentes. Se han colocado de mayor a menor tamaño, para que las partículas mayores queden retenidas a principio del filtro y las más pequeñas en su parte inferior. Los filtros de arena se utilizan para purificar el agua sucia con partículas en suspensión en piscinas.

11.- Las aleaciones son mezclas homogéneas de sustancias sólidas en las que al menos una de ellas es un metal. El bronce, por ejemplo, es una aleación de cobre y estaño.

a) ¿Cómo crees que se prepara una aleación?

Las aleaciones se preparan fundiendo conjuntamente sus componentes.

b) Cita otros ejemplos de aleaciones distintas del bronce

El latón (cobre y cinc). El acero (hierro y carbono)

c) ¿Qué se consigue con las aleaciones?

Combinar las propiedades de los metales que se alean.

2.  Separación de mezclas 136

1.   

2.   

2.1.  Separación por tamizado o filtración

Tamizado. Separa componentes sólidos con un tamiz o ‘garbillo’.

Filtrado. Separa líquidos y sólidos con un filtro o ‘colador’.

2.2.  Separación por sedimentación y decantación

Sedimentación. Separa sustancias con distinta densidad.

Decantación. Separa líquidos que no son solubles entre sí.

2.3.  Separación por centrifugado

Separa mezclas cuyos componentes tienen diferentes tamaños y densidades. Los más densos se separan primero. Un ejemplo son los glóbulos rojos de la sangre.

ACTIVIDADES

1.- ¿Cómo separarías una mezcla de arena y limaduras de hierro?

Con ayuda de un imán. El imán atraería al hierro y podríamos separarlo de la arena

2.- ¿Qué es una criba? La criba es un utensilio que se emplea para separar mezclas cuyos componentes tienen distintos tamaños; por ejemplo, para separar una mezcla de grava y arena. Consiste en un marco y un fondo agujereado o con una rejilla.

¿En qué se parecen una criba, un colador y un filtro? Para separar sustancias por tamaño. Es el mismo principio para los tres.

3.- ¿Cómo separarías una mezcla de sal y pimienta?  Añadiéndole agua a la mezcla. El agua disuelve la sal y después se filtra. Así, la pimienta quedaría retenida en el filtro y en líquido tendríamos agua sal disuelta en agua. Después dejaríamos evaporar el agua y la sal quedaría en el fondo del recipiente.

4.- El colado es un procedimiento de separación de mezclas similar al cribado y al filtrado. ¿En qué se parecen estos tres procedimientos?  ¿Cuándo se utiliza cada uno de ellos?

Se parecen en que todos ellos separan componentes según sus tamaños. El CRIBADO se utiliza para separar grandes cantidades de mezclas en las que los tamaños de los componentes suelen ser más grandes que en los otros dos procedimientos. El FILTRADO suele utilizarse para separar líquidos de los sólidos que contienen en suspensión.

5.- ¿Qué inconvenientes le encuentras a la separación por decantación? ¿Qué ventajas tiene?

Es difícil de realizar la separación completa, porque la zona de contacto entre capas no tiene una separación nítida. Tiene la ventaja de la rapidez.

6.- Observa el esquema de una centrifugadora de laboratorio. Con ayuda de la imagen, explica cómo funciona este aparato.

En la centrifugadora se genera una fuerza centrífuga al girar su rotor, que es tanto mayor cuanto mayor sean la velocidad angular de giro y la distancia al eje de la centrifugadora. Al centrifugar se alcanzan aceleraciones mucho mayores que la aceleración de la gravedad, con lo que se consigue la sedimentación rápida de partículas muy ligeras.

La velocidad con la que se depositan las distintas partículas depende del tamaño y la densidad de estas partículas y de la viscosidad del fluido en el que están suspendidas (agua, sangre, etc.)

7.- Busca vídeos en Internet en los que se describa cómo se utiliza una centrifugadora de laboratorio.

https://www.youtube.com/watch?v=bwLposlTyHQ

8.- Busca el significado de las siguientes palabras relacionadas con las mezclas y anota en tu cuaderno su significado:

a) Coloide

b) Aleación

c) Dispersión

d) Emulsión

e) Suspensión

f) Gel

g) Aerosol

COLOIDE. Sustancia formada por dos o más fases, una de ellas continua y las demás dispersas en forma de partículas

ALEACIÓN. Mezcla homogénea de dos o más componentes donde al menos uno de ellos es un metal. Se caracteriza por tener propiedades metálicas.

DISPERSIÓN. Sustancia aparentemente homogénea en cuyo interior existe otra en suspensión o en forma de coloide finamente dividida.

EMULSIÓN. Dispersión de un líquido en otro no miscible con él.

SUSPENSIÓN. Sustancia que resulta de disolver un coloide en un fluido.

GEL. Es un coloide en el que la fase continua es un sólido y la fase dispersa es un líquido. Por ejemplo, la gelatina, la gominota, el queso o el flan.

AEROSOL. Es un coloide en el que la fase continua es un gas y la fase dispersa un líquido o un sólido. Por ejemplo, el humo, el polvo en suspensión o la niebla.

1.1.  La evaporación y cristalización

Se utilizan para separar un sólido disuelto en un disolvente.

1.2.  La destilación

Las sustancias puras que forman la mezcla pasan de líquido a gas a distintas temperaturas. En la mezcla de agua y alcohol, la primera a 100ºC, el segundo a 78ºC. Al alcohol evaporado, se le enfría para licuarlo. Al petróleo extraído del pozo se lleva a una torre de destilación donde se extraen los distintos componentes.

1.3.  Extracción con disolventes

Preparación de una infusión:

El disolvente extraerá las sustancias solubles en él.

Una vez extraídos los pigmentos de la infusión, si al alcohol le añadimos gasolina, unos pigmentos se irán con el alcohol y otros con la gasolina.

El alcohol y la gasolina no se mezclan entre sí por lo que se pueden separar.

Si mezclamos la disolución de gasolina con metanol unas sustancias de la infusión se irán con la gasolina y otras con el metanol.

ACTIVIDADES

9.- El vino, la cerveza y la ginebra son bebidas alcohólicas. ¿Qué tendríamos que hacer para separar el alcohol que contienen? Habría que destilarlas.

10.- Explica por escrito las operaciones que tendríamos que hacer para separar una mezcla de sal y arena?

En primer lugar, mezclamos con agua hasta que se disuelva la sal en el agua. Después se filtra para retener la arena. Finalmente, se deja evaporar el agua y recuperamos la sal.

11.- En una destilación, ¿cómo podemos saber cuándo se está evaporando uno de los componentes?

Cuando el termómetro deja de subir y se para en un valor, uno de los componentes se está evaporando.

12.- La palabra ‘cristal’ también se utiliza para referirse a los vidrios de las ventanas; pero, desde el punto de vista de la ciencia, un cristal y un vidrio son distintos. ¿Por qué?

El vidrio tiene estructura amorfa. Los cristales sí tienen estructura interna geométrica y ordenada

13.- Preguntas sobre la torre de fraccionamiento. a) ¿Cuáles son las principales sustancias que se obtienen destilando el petróleo? Gases como propano y butano, gasolinas, keroseno, gasóleo y fuel.

b) A medida que vamos calentando, ¿cuáles se obtendrá antes, la gasolina o el queroseno?

Como la gasolina tiene el punto de ebullición más bajo, se destilará antes.

14.- ¿Qué es la cromatografía?   La cromatografía es una técnica de separación que se basa en que unos componentes de la mezcla avanzan sobre un soporte, por ejemplo, un papel absorbente o un gel.

3.  Elementos y compuestos químicos 140

2.   

2.1.  Las reacciones químicas

Reacción química. Es el cambio que se produce cuando las sustancias se transforman.

2.2.  Elementos y compuestos químicos

Compuestos químicos. Se pueden descomponer en sustancias puras mediante reacciones químicas.

Elementos químicos. No se pueden descomponer en otras sustancias puras más sencillas.

2.3.  Cuántos elementos químicos hay

En todo el universo hay los mismos elementos químicos. Estos se pueden combinar con otros elementos para formar sustancias. Se conocen alrededor de 100 elementos químicos.

2.4.  Diferencia entre mezclas y compuestos

Proporción de los componentes.

Mezcla. Se pueden mezclar en cualquier proporción.

Compuesto. Sólo se pueden mezclar en la proporción adecuada

Métodos de separación.

Mezcla. Se separa por procedimientos químicos.

Compuesto. Se separa por reacciones químicas.

Propiedades de los componentes.

Mezcla. Mantienen sus propiedades

Compuesto. Son propiedades diferentes a cuanto sus componentes estaban separados.

Propiedades de la sustancia.

Mezcla. Varían con la composición.

Compuesto. Son constantes.

ACTIVIDADES

1.- ¿Cuáles de las siguientes sustancias son elementos químicos?

Cobre

Acero

Azufre

Aire

Oxígeno

Aluminio

Estaño

Bronce

Magnesio

Carbón

Carbono

Silicio

Silicona

Alpaca

Sodio

Sosa

Sulfato de cobre

2.- Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y falsas.

a) la combustión del alcohol es una reacción química. EN LA COMBUSTIÓN, EL ALCOHOL Y EL OXÍGENO SE TRANSFORMAN EN DIÓXIDO DE CARBONO Y AGUA.	V
b) al mezclar azúcar con alcohol se produce una reacción química. NO ES UN CAMBIO QUÍMICO PORQUE NO SE FORMAN NUEVAS SUSTANCIAS, NI DESAPARECEN LAS SUSTANCIAS DE PARTIDA.	F
c) al añadir bicarbonato al zumo de limón se produce una reacción química. EL BICARBONATO ES UNA SAL QUE REACCIONA CON EL ÁCIDO DEL ZUMO DE LIMÓN O ÁCIDO ASCÓRBICO	V
d) los metales se separan de los minerales que los contienen mediante reacciones químicas. ES EL FUNDAMENTO DE LA METALURGIA Y PERMITE LA EXTRACCIÓN DE METALES DE LOS MINERALES.	V
e) el azúcar se disuelve en agua mediante una reacción química. SE TRATA DE UN CAMBIO FÍSICO. ES UNA DISOLUCIÓN. NO SE FORMAN NUEVAS SUSTANCIAS. POR LO TANTO, NO ES UN CAMBIO QUÍMICO.	F

3.- El punto de fusión del agua pura es 0º. ¿Cómo es el punto de fusión del agua salada, mayor o menor que el del agua pura? MENOR

4.- La densidad del agua pura es 1g/mL. a) ¿Cómo será la densidad del agua salada, igual, menor o mayor? MAYOR, PORQUE UN MISMO VOLUMEN TENDRÁ MÁS MASA.

b) ¿Tiene la misma densidad el agua del Mar del Norte que la del Mar Muerto? NO. EL AGUA DEL MAR MUERTO ES MÁS DENSA PORQUE TIENE MAYOR CONCENTRACIÓN DE SALES DISUELTAS-

5.- Consigue una tabla periódica y averigua el símbolo de los siguientes elementos químicos:

Plata

Oro

Cobre

Plomo

Sodio

Aluminio

Potasio

Azufre

Hierro

Magnesio

Manganeso

Hidrógeno

Oxígeno

Platino

Cobalto

6.- Indica la composición aproximada de las siguientes mezclas:

Agua de colonia       Agua mineral     Agua fuerte       Agua oxigenada

Agua carbónica        Agua dulce

AGUA DE COLONIA. Alcohol. Agua. Esencias aromáticas.

AGUA MINERAL. Agua. Algunas sales como bicarbonatos, sulfatos o cloruros que pueden ser de SODIO, CALCIO y MAGNESIO disueltos.

AGUA FUERTE. Cloruro de hidrógeno disuelto en agua (ácido clorhídrico).

AGUA OXIGENADA. Peróxido de hidrógeno disuelto en agua.

AGUA CARBÓNICA. Agua y dióxido de carbono disueltos.

AGUA DULCE. Muy bajo contenido de sales disueltas.

4.  Los átomos y las moléculas 142

3.   

3.1.  Átomos y moléculas

Molécula. Es la partícula más pequeña de una sustancia.

Átomo. Es la partícula más pequeña de un elemento químico.

3.2.  Mezclas y sustancias puras

Mezclas. Están formadas por varias moléculas diferentes.

Sustancias puras. Todas las moléculas son iguales.

3.3.  Elementos y compuestos químicos

Elementos. Están formados por un solo tipo de átomo.

Compuesto químico. Es una sustancia formada por dos o más tipos de átomos que se combinan en una proporción fija.

3.4.  Los cambios químicos

Durante la reacción no se crea ni se destruye ningún átomo. Tenemos los mismos átomos al principio, REACTIVOS, y al final de la reacción. Estas sustancias que se obtienen se llaman PRODUCTOS.

ACTIVIDADES

1.- Para describirlas, las moléculas se pueden representar mediante modelos de bolas, que indican su composición. A la vista de los modelos que aparecen en estas páginas, responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuáles de las moléculas de la derecha son moléculas de elementos y cuáles son de compuestos?

MOLÉCULAS DE ELEMENTOS. Cloro, nitrógeno e hidrógeno.

MOLÉCULAS DE COMPUESTOS. Cloruro de hidrógeno, amoníaco, sulfuro de hidrógeno.

b) Describe con palabras lo que sucede en las siguientes reacciones químicas.

H₂ + H₂ + H₂ + N₂ à 2 CH₃

Tres moléculas de hidrógeno reaccionan con una molécula de nitrógeno para dar dos moléculas de amoníaco.

Cl₂ + H₂ à 2HCl

Una molécula de cloro reacciona con una molécula de hidrógeno para dar dos moléculas de cloruro de hidrógeno.