LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES 1. ESTADOS DE AGREGACIÓN.
Las sustancias pueden estar en tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso. CARACTERÍSTICAS DE LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN
VOLUMEN FORMA MOVILIDAD
SÓLIDO Constante Constante Inmóvil
LÍQUIDO Constante Variable Fluidos ( gran
movilidad)
GAS Variable Variable
Se puede cambiar de un estado a otro dependiendo de la presión y de la temperatura existentes: En las sustancias puras, los cambios de estado se producen a una temperatura fija.
Se llama temperatura de fusión ( Tf) a la temperatura en la que se pasa de sólido a líquido ( o de líquido a sólido ). Por ejemplo: El agua tiene una temperatura de fusión de 0ºC.
Se llama temperatura de ebullición ( Te) a la temperatura en la que se pasa de líquido a gas ( o de gas a líquido ). Por ejemplo: El agua tiene una temperatura de fusión de 100 º C.
La energía aplicada a una sustancia se emplea en aumentar la temperatura .
En los cambios de estado, la energía aplicada a una sustancia se emplea en separar las partículas. En los cambios de estado la temperatura permanece siempre constante.
Conden sación, Licu ación Solidificación Sublim ación Sublim ación invers a
Sólido Fusión Líquido
Evap oración
Te
Tf Gas
2. TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR DE LA MATERIA ( T.C.M.) Teoría que trata de explicar el comportamiento de la materia. Consiste en:
a) Todas sustancias están formados por partículas muy pequeñas .
b) Las partículas están en continuo movimiento, existiendo entre ellas espacios vacíos.
c) La velocidad de las partículas depende de la temperatura. A mayor temperatura mayor velocidad.
d) La TCM puede explicar los estados de las sustancias:
SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO
Las partículas están muy juntas NO se pueden mover, solo pueden vibrar.
Las partículas se pueden desplazar pero no despegarse unas de otras.
Las partículas se pueden mover libremente.
e) La presión está relacionado con los choques de las partículas con las paredes del recipiente, a mayor número de choques, mayor presión.
3. SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS. La materia puede ser:
SUSTANCIAS PURAS
- NO se pueden separar en otras más simples usando métodos físicos ( destilación, evaporación, enfriamiento, calentamiento, etc...).
- Tienen unas propiedades características y una composición constantes: ( Te, Tf, color,...)
ELEMENTO
NO se pueden descomponer en otras más simples por métodos químicos ( oxidación, combustión,...)
Oxígeno ( O2 ) Hierro ( Fe ) Oro ( Au )
COMPUESTO
SI se pueden descomponer en otras más simples por métodos químicos ( oxidación, combustión,...)
Agua ( H2O) Butano (C4H10) Amoniaco(NH3)
MEZCLAS
- SI se pueden separar en otras más simples usando métodos físicos ( destilación, evaporación, enfriamiento, calentamiento, etc...).
- NO tienen unas propiedades características constantes (Te, Tf, color,...)
MEZCLAS HOMOGÉNEAS ( disoluciones) NO se pueden distinguir sus componentes por métodos ópticos. Las disoluciones entre dos metales se llaman aleaciones ( bronce, acero,...).
Aire Agua de mar Bronce
MEZCLAS HETEROGÉNEAS
SI se pueden distinguir sus componentes por métodos ópticos.
4. SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA.
Se usan procesos físicos relacionados con alguna propiedad diferente que tengan las sustancias que se desee separar. Existen varios métodos.
4.1) Separación de las sustancias de una mezcla heterogénea:
MÉTODO BASADO EN: Sustancias que separa:
Separación magnética
Diferencia propiedades magnéticas.
El metal se queda pegado al imán y las demás sustancias no.
Metales magnéticos de otras sustancias.
Ej: Hierro y arena
Criba Diferencia de tamaño.
El sólido de mayor tamaño se queda en la criba y el sólido pequeño pasa.
Dos sólidos.
Ejemplo: Piedras y arena.
Filtración Diferencia de tamaño.
El sólido se queda en el filtro y el líquido pasa.
Un sólido y un líquido. Ej: Arena y agua.
Sedimentación Diferencia de densidad.
Se separan dos sustancias por acción de la gravedad, la más densa se va abajo y la menos densa hacia arriba. Es lento y barato.
Un sólido y un líquido. Ej: Arena y agua.
Decantación Diferencia de densidad.
Se separan dos líquidos inmiscibles por acción de la gravedad, el más denso se va abajo y el menos denso hacia arriba. Es lento y barato.
Dos líquidos inmiscibles ( no se pueden mezclar .
Ej: Agua y aceite
Centrifugación Diferencia de densidad.
Se somete la mezcla a la aceleración ( mucho mayor que la gravedad) de una centrifugadora para hacer el proceso más rápido. Es rápido y caro.
Dos sólidos, sólidos y líquidos o dos líquidos.
Ej: Agua y ropa.
4.2) Separación de las sustancias de una mezcla homogénea (disolución) :
MÉTODO BASADO EN: Sustancias que separa:
Evaporación. Diferente T ª de ebullición. Calentamiento artificial de una disolución. El líquido se evapora y el sólido se queda. Rápido y caro.
Un sólido y un líquido . Ej: Agua y sal
Cristalización. Diferente T ª de ebullición. Calentamiento natural ( Sol ) de una disolución. El líquido se evapora y el sólido se queda. Lento y barato.
Un sólido y un líquido. Ej: Agua y sal.
Destilación Diferente T ª de ebullición.
Calentamiento artificial de una disolución. El líquido más volátil se evapora y el otro líquido se queda.
Recuperación de gases por enfriamiento.
Líquidos miscibles ( se pueden mezclar y/o gases.
Ej: Agua y alcohol.
Extracción Diferente solubilidad en dos disolventes inmiscibles.
No se destruyen las sustancias con el calor, pero es más caro que la destilación.
Cualquier sustancia disuelta en otra.
Ej: Yodo disuelto en agua se extrae con CCl4 líquido inmiscible con agua
Cromatografía Diferente velocidad de las partículas a través de un medio poroso.
Se hace pasar la mezcla a través de un medio poroso y las sustancias se separan por su diferencia de velocidad.
Cualquier sustancia disuelta en otra.
Ej: Separar pigmentos ( colores) vegetales, o los componentes de una tinta.
Fusión por zonas Diferente solubilidad de las impurezas en un sólido fundido.
Se hace pasar una bobina eléctrica por un semiconductor, que se va fundiendo y arrastrando las impurezas a un extremo.
Sólidos ( semiconductores) con impurezas.
Ej: Eliminar impurezas del silicio para hacer memorias de ordenador.
5. DISOLUCIONES.
Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias puras cuyas composiciones pueden variar. Se denomina soluto aquella sustancia que suelen estar en menor proporción y disolvente la que está en mayor proporción.
Concentración: Indica la proporción que hay entre el soluto y el disolvente. Se puede expresar de varias formas.
5.1.Porcentaje en masa. Indica la masa de soluto (ms) que hay en 100 unidades de masa de
disolución (m).
% masa de soluto=ms
m∗100
5.2. Porcentaje en volumen. Indica el volumen de soluto (Vs) que hay en 100 unidades de
volumen de disolución (V).
5.3. Concentración en masa ( C ). Indica la masa de soluto ( g) que hay en un litro de disolución (V) .
C=ms(g)
V ( L)
CUIDADO. No confundir concentración en masa con densidad. d =m
V
5.4. Molaridad ( M ) . Indica el número de moles de soluto (ns) que hay en un litro de
disolución.
5.5. Molalidad ( m ) . Indica el número de moles de soluto (ns) que hay en un litro de
disolución.
5.6. Fracción molar ( Xs) . Indica el número de moles de soluto (ns) que hay dividido entre el
número total de moles ( la suma total de los moles de todos los componentes). Xs + Xd = 1 % volumen de soluto=Vs V ∗100 M = ns V ( L) m= ns md ( Kg diolvente) d s n s
n
n
n
X
d s n sn
n
n
X
20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 100 150 200 250
Solubilidad (g soluto/100 g de agua)
NaClO3 KNO3 Pb(NO3)2 K2Cr2O4 NaCl Cs2SO4 KCl T (ºC) S 6. LA SOLUBILIDAD.
La solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad de disolvente determinado. Depende de la temperatura.
Las disoluciones pueden ser de tres tipos:
Diluidas: Tienen una concentración baja. Concentradas: Tienen una concentración alta.
Saturadas: No admite más cantidad de soluto. Concentración máxima. Sobresaturadas: Su concentración es superior a la máxima. Son inestables,
cualquier agitación hace que el exceso de soluto precipite bruscamente.
6.1. Solubilidad de los sólidos y los líquidos: Aumenta con la temperatura. Excepción: Sales de calcio ( Ca ) y magnesio ( Mg) ( Cal del agua).
