TEMA3 LA MATERIA COMO SE PRESENTA

Texto completo

(1)

TEMA

3. LA

MA

TERIA: C

OMO

SE PRE

SENT

A

¿En q

u

é

pr

opiedad

e la

ma

teria nos

hemos

basado par

a

r

e

aliz

ar

es

ta

e

x

periencia?

1

. LA MA

TERIA:

Sus

tancias

pur

as y me

zclas

‡

La ma

te

ria

es t

o

do

aquell

o

qu

e

no

s r

ode

a.

‡

Pr

opiedades

de

la

ma

te

ria

‡

Car

act

erís

ticas

:

Son pr

opiedades

que

nos sir

v

e

n

par

a

identi

fic

ar

las sus

tanci

a

s

(dens

idad,

color

,

te

mp. de

fusión, t

e

mp. Ebullici

ó

n,

et

c.)

‡

Gener

a

le

s

:

Son

pr

opiedades

comunes

a

to

dos

los tipos de

ma

te

ria (

masa,

v

olumen

,

te

mper

a

tur

a)

‡

La Ma

te

ria

se clasific

a

en:

‡

Sus

tanci

as pur

as

: Tienen

pr

opiedades

fijas y

car

act

erís

ticas

. P

or

ejemplo

el agua a

pr

esión

a

tmosf

é

ric

a funde a

0

ºC

e

hierv

e

a

100

º

C

‡

Mez

cla:

Sus pr

opiedades

depende

de las

sus

tanci

a

s que la

forma

y de

la pr

opor

ción

en

la

que

se han mez

clado

.

Ejemplo el

sabor de

una

mez

cla

de agua y

azúcar

depende

de la

pr

opor

ción de

(2)

‡

V

e

r

animación del

libr

o

‡

R

e

aliz

ar

actividades

1, 2

y 3 pg.

54

‡

Subr

a

y

ar ideas fundamen

tal

es

pr

eg. 1

‡

Una sus

tanci

a

pur

a

es

aquella ma

te

ria que tiene

una

composi

ción

fija

y

no cambia

cuando

pas

a

de un

es

tado

físico

a

otr

o.

Ejem

plo

el agua , el or

o

, el

hierr

o

, el

amoniaco

, et

c.

1.1 Sus

tancia

s

pur

as.

‡

Las pr

opiedades

de

una

sus

tanci

a

pur

a

son

fijas

y car

act

erís

ticas

. Ejemplo:

el

agua es incolor

a,

insípi

d

a,

funde

a

0ºC

e hierv

e

a

100ºC.

‡

Sus

tanci

as pur

as:

‡

Elemen

tos

quím

icos

o

sus

tanci

as

simples:

Son

sus

tanci

a

s que no

se

pueden

descompo

ner

en

otr

as

más simples

por

ningún

pr

ocedi

m

ie

n

to.

Ejemplo: o

xíg

eno

, or

o

,

nitr

óg

eno

, et

c.

‡

Compues

tos químicos o

sus

tancia

s compues

tas

: Son

sus

tanci

a

s que si se pueden des

componer

en

otr

as

más simples

medi

an

te

un

pr

ocedimien

to quím

ico.

Ejemplo: agua,

amoniaco

,

et

(3)

‡

V

e

r

animación del

libr

o

‡

Subr

a

y

ar ideas fundamen

tal

es

pr

eg. 1.1

1.2 Mez

clas.

‡

Una mez

cla

es

aquel

la

ma

te

ria que es

cons

titui

d

a

por

dos o

más

sus

tanci

as

pur

as que se pueden

separ

ar

por mét

odos

sencillos

.

‡

Las mez

clas

se

clasific

an en

:

‡

Mez

clas het

e

ro

g

é

neas:

Es

una mez

cla en la

que es

posible dis

tinguir sus

componen

tes a

simple vis

ta

o

median

te

un

micr

oscopi

o

ópti

co .

Ejemplos: una

pizz

a,

la sangr

e,

et

c.

‡

Mez

clas homog

é

neas

o disoluci

ones

: Es

una mez

cla en

la que

es

posibl

e di

stingui

r

sus

componen

te

s

por

pr

ocedimien

to

s óp

ticos

.

Ejemplos:

ca

con

leche,

agua miner

al,

et

(4)

‡

Entr

e las

mez

clas he

te

ro

g

éneas

y

las

homog

éneas

es

tán

los coloides.

‡

¿Qué dif

er

encia

e

xis

te

entr

e es

tas dos

mez

clas

?

‡

Un coloide

es una mez

cla

formada al

menos

por dos

componen

te

s,

uno

de

ellos

en

una gr

an pr

opor

ción

y

con un

tamaño muy pequeño

de partículas

(f

ase

disper

san

te

)

y otr

o en

menor

pr

opor

ci

ón (f

ase

disper

sa)

y con

un

tamaño

de

partículas

pequeño

per

o

lo suficien

temen

te

gr

ande par

a

pr

ovocar

el f

e

nómeno de

la disper

sión

de

la

luz (ef

ecto

T

yndall)

E

fect

o T

(5)

Ejemplos de

coloide

s:

Niebla

F

ase disper

sa

n

te:

air

e

F

ase disper

sa:

g

otit

as de

agua

Humo

F

ase disper

sa

n

te:

air

e

F

ase disper

sa

:

partículas

pequeñas de

carbón

Pintur

a

F

ase disper

sa

n

te:

agua

F

ase disper

sa

:

partículas

sólidas

de color

a

nt

e

Espuma de afe

ita

r

F

ase disper

sa

n

te:

agua + otr

as sus

tanci

as

líquidas

F

ase disper

sa

:

g

as but

ano

‡

Un

caso

particular de coloide

, per

o

que es

muy cotidiano

en

la vida

cotidiana

son

las

emulsion

es

.

En una

emulsión las

partículas

que

es

tán

en

menor

pr

opor

ción se

man

tiene

n

disper

sas

gr

aci

as

a una

te

rc

er

a

sus

tancia

llamada

emuls

ionan

te

.

Ejemplo: la

ma

y

o

nesa

Ma

y

o

nesa

F

ase disper

sa

n

te:

agua

F

ase disper

sa

:

aceit

e

Emulsiona

n

te:

molé

culas

de

lecitina

de

la y

e

ma.

Las got

a

s de aceit

e

se

mantienen disper

sas

entr

e

el

agua gr

acias a

la lecitina,

que

actúa de

emulsionant

e; su

molécula se

une, por

una

part

e, a

la gr

asa y

, por

otr

a

al

agua.

Ve

r

(6)

‡

En la indus

tria

aliment

aria

es muy fr

ecuent

e

el

us

o de

sus

tanci

as

emulsionan

te

s

.

P

or

ejemplo

se puede

observ

ar que el

tomat

e

frit

o

caser

o

, cuando pasa

un

ciert

o

tiempo

, se

separ

a

el

aceit

e,

sin

embar

g

o

en

el

toma

te

frit

o

indus

tri

al

es

to

no

sucede

por

q

ue

se le ha

añadido un

emulsionan

te

.

R

e

aliz

ar actividades 24, 25,

26, 27,

28, 29, 30

pg.

(7)

2

. Separ

ación de me

zclas

‡

Las sus

tanci

as

pur

as

que

forman

una

mez

cla se

pueden separ

ar median

te

dis

tint

o

s mét

odos (mét

odos físicos).

‡

El mét

odo

emplead

o

se

debe

basar en la dif

e

re

ncia

de alguna

de las pr

opied

ades

de las sus

tancias

que

forman la mez

clan,

por

ejemplo

, en

la dif

e

re

ncia de

tamaño

de

las

partículas

, solubilidad, densid

ad, et

c.

la indus

tri

a

alimen

taria

es muy

fr

ecuent

e

el

uso

de

sus

tanci

as emulsiona

n

te

s.

2.1 Criba. ‡

Es

te

pr

ocedi

m

ie

n

to

se

utiliz

a

par

a

separ

ar

mez

clas

sólidas

en

las

que uno de los

componen

tes

tienen

un t

amaño

muy

dis

tint

o

al

re

st

o.

2.2 Filtr

ación.

‡

Es

te

pr

ocedi

m

ie

n

to

es

indic

a

d

o

par

a

separ

ar un

sólido inso

lub

le del

líquido

con

el

que es

en

cont

act

(8)

2.3 Cris

taliz

ación.

‡

Es

te

pr

ocedi

m

ie

n

to

se

utiliz

a

par

a

separ

ar

un sólido

disuelt

o

en

un líquido

.

2.4 Separ

ación

magné

tica

‡

Es

te

pr

ocedi

m

ie

n

to

se

utiliz

a

cuando

uno

de

los

componen

te

s de

la mez

cla

es un

met

al

fe

rr

omagnético

( F

e

, Ni,

Co ),

que

se

separ

a

del

re

st

o empleando

(9)

2.5 De

cant

ación

‡

Es

te

es el pr

ocedimien

to

adecuado

par

a

separ

ar

dos

líquidos

inmiscibl

es

(que no se

pueden

mez

clar )

con

dis

tint

a

dens

idad.

P

or ejemplo

, aceit

e

y agua.

2.6 De

stilación

‡

Es

te

pr

ocedimi

en

to

es

indicad

o

par

a

separ

ar dos líquidos

miscibles

(que se

pueden mez

clar

)

que

hierv

e

n a

te

mper

a

tur

as

muy

dis

tint

a

s

o también un

líquido

que tiene

un

sólido

disuelt

o

.

VER

ANIMA

C

N

1

VER

ANIMA

C

N

(10)

2.7 Cr

omat

ogr

a

fía

‡

Es

ta

t

é

cnica

se

utiliz

a

par

a separ

ar

los dis

tint

o

s

componen

te

s

de una mez

cla

homog

é

nea

apr

ovechando su dis

ti

n

ta

a

finidad

por

un

disolv

en

te

.

R

e

aliz

ar actividades 31,

32,33,34,

35

pg 72 y 73

VER

ANIMA

CIÓN

3

‡

Experiencia: Separ

ación

de

los

componen

te

s

de

una

mez

cla.

3

. Me

zclas homog

éneas: disolucio

nes

‡

Una disoluci

ón

es una mez

cla

homog

é

nea

de dos

o

más componen

te

s:

‡

El disol

v

e

n

te

es el c

ompone

n

te

que

es

en

ma

y

or

pr

opor

ción.

‡

El solut

o

es el componen

te (o

componen

te

s)

que es

tán

en

menor pr

opor

ción.

En el cuadr

o

siguien

te

se mues

tr

an

ejemplos

de

disol

u

ciones

en dif

e

re

nt

es

es

tados

(11)

V

e

amos ahor

a

como

se pr

epar

a un

suer

o fisiológi

co:

VER

ANIMACIÓN

4

3.1

Modos de e

x

pr

esar

la

con

cen

tr

ación de

las

disoluc

iones

En múltiples

ocasiones

las

pr

opie

dades de

un

a

disoluc

ión de

pe

nde

de la

pr

opor

ción

en la que

se encuen

tr

an

sus

componen

te

s,

es

decir de su

concen

tr

ación

.

De f

orma

cualit

a

tiv

a

y a

tendien

do a

su

concen

tr

ación

, las di

sol

u

ciones

se pueden

clasific

ar en: ‡

Diluidas

:

La

pr

opor

ción de

solut

o

es

muy

pequeña.

‡

Concen

tr

adas

: La

pr

opor

ción

de

solut

o

es

consider

a

ble.

‡

Sa

tur

adas:

La

disoluc

ión tien

e la

xima

cantidad

de

solut

o

posibl

e.

Si se

añade más

solut

o

, no

se

disue

lv

e

y

pr

ecipit

a

al

fo

ndo.

De f

orma

cuantit

a

ti

v

a

la

concen

tr

ación

de una

disoluci

ón

se puede

e

xpr

es

ar

de

dis

tint

as f

ormas: ‡

P

o

rc

en

ta

je en

masa

( % )

‡

P

o

rc

en

taje en

v

olumen

(% V

O

L)

‡

Concen

tr

ación en

masa

(g

/

l)

3.2 P

o

rc

en

ta

je en

masa ( %

)

R

e

solv

er los

siguien

te

s

ejer

cicios:

40 bis . Se ha pr

epar

ad

o

una

disolució

n

añadiend

o

10 g de

azúcar

y 5 g de

sal

a 100

g

de agua.

Calcular:

a)

El

por

cen

taje

en masa de azúcar

.

b) El por

cen

taje

en

masa de

(12)

41 . L

a

concen

tr

ac

ión

de

una

disolució

n

de

hidr

ó

xido de

pot

asio

en

agua es del

5

%

en

masa.

¿Qué cantidad

de hidr

ó

xido

de po

tasio

ha

y en

600 g de

disoluc

ión?.

42 . El vinagr

e

es una

disoluc

ión

de ácido acétic

o

en agua al

3

%

en masa.

Det

e

rmina:

a)

Cuál es el solut

o

y cuál el disol

v

e

n

te.

b)

La

cantidad de

solut

o

que

ha

y en

50 g de

vinagr

e.

50 . P

a

ra

pr

epar

ar

medio

litr

o de

disol

u

ci

ón

al

5

%

en masa de clorur

o

de sodio

(NaCl),

¿qué can

tidad

de clorur

o

de sodio

es

necesa

ria? (densi

da

d del

agua

1

g

/cm

3 )

3.3 P

o

rc

en

taje en

v

olumen

(

%

v

o

l)

R

e

solv

er el

siguien

te

ejer

cicio:

44. bis.

Se ha pr

epar

ado

una

disoluc

ión añadi

e

ndo

10 ml de

alc

ohol a

100

ml

de

agua.

Suponi

endo

que los v

olúmenes

son

adi

tiv

os.

Calcular

el por

cen

taje

en

v

olumen

de

(13)

45 . Se pr

ep

ar

ó

un

a

disoluci

ón disolviendo

50

ml de

alcohol

en

200 ml de

agua.

Si el

v

olumen

de

la disoluci

ón r

e

sul

ta

n

te

es 250 ml.

Calcular la

concen

tr

ación e

x

pr

esa

d

a

en %

en v

olumen

.

46 . Una bebida

alcohólica

tiene

un 14

%

en v

olumen

de alcohol.

Calcula la

cantidad

de

alcohol que

tomar

emos si

ing

e

rimos un

v

aso

de

120

cm

3 de dicha bebida

.

47 . Algunas

cerv

ez

as

«sin

alcohol»

puede

cont

ener has

ta

un

1 % de

alcohol.

Si

alguien bebe 0,5

L

de

es

ta

cerv

ez

a.

¿Cuán

to

s ml

de

alcohol habr

á

ing

e

rido?

48 . P

a

ra

pr

epar

ar

0, 5 L

de

una

d

isol

u

ci

ón

de alcohol

en agua al

5

%,

¿Qué cantidades

de

alcohol

y agua son

neces

arias

?

3.4 Concen

tr

ación en

masa ( %

g

/l

)

R

e

solv

er el

siguien

te

ejer

cicio:

48. Bis.

Se ha pr

epar

ado una

disolució

n

añadiendo

5 g de

sal

a 200 ml de

agua.

Suponi

endo que

el

v

olumen

de la

disoluc

ión es

200 ml. Calcular

la concen

tr

aci

ón

de

la disol

u

ción

en

g

/

(14)

43. Expr esar en g /L la concen tr ación de una disol u ción que contiene 30 g de solut o en

600 ml de

disol

u

ción.

44 . Pr

epar amos una disol u ción mez clando 20 g de hidr ó x ido de sodio en

200 ml de

agua.

La densidad

de

la disolución es

1,13 g /ml. Calcular la concen tr aci ón e x pr es ada en %

en masa y

en

g

/

L

49. ¿Cuál

es la concen tr ación en g /L de una disoluc

ión que se

pr epar ó disolviendo 20 g de azúcar

en agua has

ta t e ner 250 ml de disol u ción? 51.

En los análisis

de

sangr

e se indica

como v

alor normal de la

glucosa en sangr e el corr espondi e n te al int erv alo entr e 70 y 105 mg /L. Si en una mues tr

a de sangr

e se encuen tr an 2 mg de glucosa en 20 mL de disoluc ión sanguíne a: a) ¿Es tar á dentr o del int erv alo normal en sangr e? b) Expr esa la concen tr ación en g /L 49. bis. Se pr epar a una disoluci ón disolvi endo 5 g

de azúcar en agua

has ta te ner un v olumen t o tal de 100ml. La disoluci ón re sult an te tien e una densidad de 1,05 g / mL. Calcula la concen tr ación en masa de la disol u ción y el por cen taje en masa . 4

. Sus

tancias

en la

vida cotidiana:

‡ Sus tanci a : La sus tanci a más abundan te es

el agua. Es

f

ormada por dos

á tomos de hidr ó g e no y uno de o xíg en o. Normalmen te no la encon tr amo s en es tado pur o , sino en disoluc ión me zc lada con otr as sus tancias . (H 2 O) ‡ Mez cla homog é nea o disoluc ión ‡

Agua de mar

:

Mez

cla

de agua y

sales de sodio y magnesio. ‡

Agua de corrien

te : Mez cla de agua, sales miner ales , o xíg eno , y clor o. ‡ Lejia : Disoluci ón de

la sal hipocl

ori to sódico (NaClO) en agua. ‡ R e fr

escos con g

a s : Disoluci ón del g as dió xido de ca rb ono ( C O2 ) en agua. ‡ Suer o fisiológi co : Disolución de clorur o sódico en

agua al 9

(15)

‡ Mez cla het er og énea ‡ Leche: Emulsión de partículas de gr asa en

agua. Las

leches comer ciales llev an un es tabili zan te par a re ducir el t amaño

de las partículas

de gr asa y conseg uir que se mez cle bi en con el agua. ‡ Gela tina:

Es un coloide

de un sólido en agua. Disper sa la luz (ef ect o T yndall). ‡ Geles de baño y champús : Son coloide s de sólidos en agua. ‡ Sangr e: Mez cla het e ro g é nea de glóbul os rojos, glóbul os rojos, plaque ta s, o x íg eno , Dió x ido de carbono , azucar es, et c. 5

. T

eoría a

tómico-

molecular

de Dalt

on:

ͻ Y a en la antigua civiliz ación grieg a (siglo

V a. de

C) sus filósof o s enunciar on dos te orías sobr e la es tructur a int erna de la ma te ria : ͻ Te oría Continuis ta . Def e ndida por Aris te les

, indicaba que la

ma te ria es cons titui d a

por una masa continua

que podía dividir se inde finidamen te . ͻ Te oría Disconti nui st a . Def e ndida por Demócrit o

, que pos

tuló que la ma te ria es taba compues ta por unas partículas diminut as e indivisi b le s a las que denominó á tomos, pal abr a que deriv a del griego y signific

a "sin división".

ͻ Es tas dos te oría filosófic as coe xis te n dur ant e muchos siglos has ta que el siglo XIX

un físico Inglés

(16)

TEORÍA

A

M

ICA

DE

DAL

TO

N.

ͻ

En 1805,

el

científic

o

inglés

John Dalt

on (1766

-

1

844)

plant

e

a

que la

ma

te

ria es

cons

titui

d

a por

á

tomos

y

pr

opone la

te

oría

a

tómica

de

la ma

te

ria.

La

te

oría a

tómica de

Dalt

on

se

puede

re

sumir en los

siguien

te

s

pun

to

s:

ͻ

la

ma

teria es

cons

tituida

por á

tomos

, partí

cula

s

pequeñí

simas

, indivisibl

es

e

indes

tructibl

e

s.

ͻ

Los á

tomos

no

se modific

an en las

re

acciones

químicas

.

ͻ

Los á

tomos

que

componen

una sus

tancia

simple

o elemen

to

químico

son iguales

en

masa, t

amaño

y pr

opiedades

.

ͻ

Los á

tomos

de dis

tint

as

sus

tanci

as

simples

son

dif

e

re

nt

es

en

tamaño

, masa y

pr

opiedades

.

ͻ

Los compues

tos

químicos

es

tán f

ormados por la

unión de

á

tomos de

dis

tint

o

s elemen

to

s

Símbolos utiliz

ados por

Dalt

on

par

a

r

e

pr

esen

tar a

los á

tomos de algunas

sus

tanci

a

Figure

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