lunes, 14 de mayo de 2012

TEMA 12.-(1) DIVERSIDAD Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA

12.- DIVERSIDAD Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA

1.- CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
- SUSTANCIAS PURAS.- Las sustancias puras son aquellas que están formadas por partículas iguales.
Tienen propiedades especificas bien definidas. Estas propiedades no varían, aun cuando dicha sustancia pura se encuentre formando parte de una mezcla.
Algunas de estas propiedades son:
  • El color
  • El sabor
  • El olor
Por ejemplo, el agua líquida tiene una densidad de 1 g/cm3,y esta propiedad se mantiene constante, incluso si el agua forma pare de una disolución.
Son sustancias puras el agua, el alcohol, el nitrógeno, el oxígeno,...

Para distinguir una sustancia pura de otra nos basamos en sus propiedades.
Las sustancias puras a su vez se clasifican en sustancias simples y sustancias compuestas. En las sustancias simples encontramos a los elementos químicos, y en las sustancias compuestas encontramos a los compuestos químicos.
Las sustancias simples pueden ser moleculares o atómicas, y no se descomponen en otras sustancias distintas. Ejemplo: oxígeno, nitrógeno.
Los elementos son sustancias puras más simples. Están formados por el mismo tipo átomos, y no pueden descomponerse. Se representan mediante símbolos.
El Ozono ( O3) y el oxígeno molecular (O2) están formados por átomos de oxígeno. Ejemplo: el elemento oro estará formado solamente por átomos de oro.
Los compuestos están formados por moléculas y éstas están formadas por unión de átomos de distintos elementos. Todas las moléculas del mismo compuesto son iguales entre sí. Los compuestos químicos pueden separarse por medios químicos.
Ejemplo: el agua pura estará formado solamente por moléculas de agua El agua puede descomponerse en sus elementos Hidrógeno y Oxígeno por un medio químico (la electrólisis).

Elementos.- Elemento químico: Un elemento es una sustancia pura que no se puede descomponer en otras mas sencillas que ellas. Esto se debe a que están formados por una sola clase de átomos. Las láminas de cobre por ejemplo, están formadas únicamente por átomos de cobre.
 A la fechas se han identificado 112 elementos, de los cuales 92 se encuentran en forma natural en la Tierra y los demás se han obtenido artificialmente.
 Compuestos.- Compuesto químico: Un compuesto es un tipo de materia constituido por dos o más elementos diferentes unidos químicamente en proporciones definidas. Por ejemplo, 1gr. de cloruro de sodio siempre contiene 0,3932gr. de sodio y y 0,607gr. de cloro.
cloruro de sodio
Las moléculas de un compuesto están formadas por átomos diferentes y sus propiedades son distintas de las propiedades de los elementos individuales que lo forman.

http://www.slideshare.net/guest657587/las-sustancias-puras-386991

-MEZCLAS HOMOGENEAS Y HETEROGENEAS
Una mezcla es un sistema material formado por dos o más sustancias puras pero no combinadas quimicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas.
 Los componentes de una mezcla pueden separarse por medios físicos como destilación, disolución, separación magnética, flotación, filtración, decantación o centrifugación.

2.- LAS MEZCLAS HOMOGENEAS.- La mezcla homogénea es aquella en la que sus componentes no se perciben a simple vista, ni siquiera con la ayuda del microscopio.  Está formada por un soluto y un solvente.

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias dispersadas como moléculas, átomos o iones, en vez de permanecer como  agregados de regular tamaño.




Existen soluciones donde las  sustancias que se mezclan tienen distintos estados de agregación; así, hay  soluciones de gas en gas (en realidad, todas las mezclas de gases son  soluciones), de gas en líquido, de líquido en líquido, de sólido en líquido, de sólido ensólidos (aleaciones), etc.
Una de las sustancias que forman la solución se denomina disolvente; suele ser el componente que se encuentra en mayor cantidad. La otra u otras sustancias en la solución se conocen como solutos.



Estado de la
solución
Estado del
disolvente
Estado del
soluto
Ejemplo
Gaseoso
Gaseoso
Gaseoso
Aire
Líquido
Líquido
Gaseoso
Oxígeno en agua
Líquido
Líquido
Líquido
Alcohol en agua
Líquido
Líquido
Sólido
Sal en agua
Sólido
Sólido
Gaseoso
Hidrógeno en Platino
Sólido
Sólido
Líquido
Mercurio en Plata
Sólido
Sólido
Sólido
Plata en Oro






 El solvente o disolvente es el componente considerado como  la sustancia que disuelve al otro componente o soluto. Esta distinción, aunque arbitraria, es bastante útil.  Cuando ambos son líquidos, y uno de ellos es mucho más abundante que el otro, se le llama disolvente al más abundante: en el vinagre, el agua es el  disolvente y el ácido acético, el soluto; en un ácido acético ligeramente contaminado con agua, la situación es inversa.  Pero en  ocasiones, la denominación de soluto y solvente se realiza simplemente  adjudicando el primer nombre a aquella sustancia que nos interesa más desde el punto de vista químico; así, en las soluciones concentradas de ácido sulfúrico (tienen 98 g de ácido por cada 2 g de agua) se llama convencionalmente soluto al ácido sulfúrico.

 De acuerdo a la cantidad de soluto disuelto en cierta cantidad de solvente, las soluciones pueden denominarse:
 a) Diluida: es aquella que contiene solamente una  pequeña  cantidad de soluto (o solutos) en relación a la cantidad de disolvente. 
 b) Concentrada: es aquella que contiene una gran proporción de soluto. Estos términos son tan imprecisos como las palabras  "grande"  o "pequeño", en realidad, estos términos serán usados de acuerdo a  la máxima cantidad de soluto que puede disolverse -en esas condiciones- en esa cantidad de solvente (que obviamente cambia de acuerdo a  las sustancias consideradas). 
 c) Saturada: precisamente, aquellas soluciones que contienen la  máxima cantidad de soluto posible disuelta en cierta cantidad de solvente, se denominan saturadas. La concentración de  soluto  en  esas soluciones se denomina solubilidad; esta cantidad varía, en general, con la temperatura.
 d) Sobresaturada: en ocasiones, un solvente disuelve mayor  cantidad de soluto que la que es posible a esa temperatura (mayor que la  solubilidad); ese tipo de soluciones se  denomina  sobresaturada.  Una solución de este tipo no representa una situación estable  y  finalmente deriva en la solución saturada correspondiente y un exceso  de soluto sin disolver.
 En estas páginas puedes encontrar  las fórmulas para calcular las diferentes concentraciones en las soluciones:
 http://www.amschool.edu.sv/paes/science/concentracion.htm
http://www.monografias.com/trabajos71/concertacion-soluciones-quimica/concertacion-soluciones-quimica.shtml 
PARA CALCULAR LAS CONCENTRACIONES DE LAS SOLUCIONES
En soluciones hay 2 tipos de concentraciones las fisicas y las quimicas

CONCENTRACIONES FÍSICAS

% masa / masa = gramos de soluto / gramos de la solucion X 100
o tambien

Tantos gramos de soluto ------------> Tantos gramos de la sol.

X<--------------------------------------… 100g de Solucion
X= %m/m o %p/p



%masa / volumen = gramos de soluto / mL de la solucion X 100
o tambien:

Tantos gramos de soluto --------------> Tantos mL de la sol.
X<--------------------------------------… 100mLde Solucion
X= %m/v o %p/v


% volumen /volumen = mL de soluto / mL de la solucion X 100
o Tambien:

Tantos mL de soluto --------------> Tantos mL de la sol.
X<-------------------------------------- 100mLde Solucion
X= %v/v


% masa / masa solvente= gramos de soluto / gramos de solvente X 100
o tambien :

Tantos gramos de soluto ------------> Tantos gramos de solvente.
X<--------------------------------------… 100g de solvente
X= %m/mste o % p/pste


Partes por millon ( ppm)
Es la relacion de un gramo en un millon de mL o un miligramo en un litro.
Ejemplo :
10 mg NaOH ---------------> 0,700 mL de solucion
X --------------------------> 1 L de solucion
X= 14.98 ppm
Se utiliza mas que todo para soluciones diluidas .



CONCENTRACIONES QUíMICAS

Molaridad (M) = moles de soluto / Litros de la solucion
Tambien:
Molaridad (M)= Gramos de soluto / (Peso molecular de sto x Litros de la solucion).
En regla de 3 es :
Tantos moles de soluto --------------------> Tantos litros de la solucion
X-------------------------------------… 1L de la solucion
X= M


Molalidad (m) = moles de soluto / kg de solvente
Tambien:
Molalidad (m)= Gramos de soluto / (Peso molecular de sto x Kg de solvente).
en regla de 3 :
Tantos moles de soluto --------------------> Tantos kg del solvente
X-------------------------------------… 1kg de solvente
X= m


Normalidad (N) = n°equivalentes de soluto / L de la solucion
Tambien:
Normalidad (N) = Gramos de soluto / ( peso equivalente x L de la solucion)

Las Formulas de:
n°equivalentes = gramos de soluto / peso equivalente
peso equivalente = peso molecular soluto / equivalentes

NOTA: los equivalentes viene dados por lo siguiente:
Acidos es el numero de H+ que tenga, por ejemplo :
H2SO4 va a tener 2 equivalentes por los dos Hidrogenos

Bases es el numero de OH- que tenga , ejemplo :
NaOH va a tener solo 1 eq por que tiene solo un OH

Sales es el producto de la valencia del cation con el numero de subindice que posea , ejemplo :
Na2SO4 va a tener 2 eq porq la valencia del sodio es +1 y el subindice es 2 , 2x1 es igual a 2 .

En regla de 3 no haces tantos pasos pero debes tomar en cuenta lo anterior.

Tantos equivalentes de soluto --------------------> Tantos L de la solucion
X-------------------------------------… 1 litro de la solucion
X= N


Titulo (T)= es la relacion entre mg de una sustancia en 1 mL de esa solucion

Ejemplo
 Se disuelven 2 g de un soluto, llevando el volumen final a 500 ml.
Cual será la concentración expresada en %  m/ V y % m/m
% m/V = 2 / 500x 100 = 0,4 % m/V
Ahora si se quiere expresar el % m/m, es necesario averiguar cual es la masa de los 500  solución para lo que se requiere conocer la densidad. Si esta fuera 1,2g/ml, se tendría:  500 ml x 1,2 g/ml =600 g
 y % m/m = 2 /600 x 100 = 0,33 % m/m
 
Ejemplo: Se tiene una solución de ácido clorhídrico concentrado, 37 % m/m, d = 1,19  g/ml
En primer lugar se calcula a cuántos ml equivalen 100 gramos de solución.

V = m / d = 84,03 ml

Entonces  en un litro se tienen:   37 g / 84,06 ml x 1000 ml / l  = 440,16 g / l

Expresando los gramos en moles :

440,16 g / 36,5 g / mol = 12,06 M

Si la solución fuera molal en cálculo es más complejo, debiendo conocer la densidad y el peso molar.

Ejemplo: se tiene una solución 0, 085 m (molal), si el peso molar del soluto fuera 40 g / mol y la densidad 1,20 g / ml, calcular la molaridad de la misma.

Se sabe que tienen 0,085 moles de soluto por kg de solvente. Se debe hallar primero la masa de la solución y luego con la densidad, el volumen.

La masa de la solución es : masa de solvente + masa de soluto.

Masa de soluto = 0,085 moles x 40 g / mol = 3, 4 g

Por lo tanto masa de solución es: 1000 g + 3,4 g = 1003,4 g

Si la densidad es 1,20 g / ml, el volumen será:

V = 1003,4 g / 1,20 g/ml = 836,17 ml = 0,836 l

y la molaridad:http://www.alipso.com/monografias/solucquiade4/

M = 0,085 moles soluto / 0,836 l solución = 0,102 M

 Página con ejercicios:

http://www.slideshare.net/yolichavez/concentracin-de-las-soluciones-1028805

 http://www.unlu.edu.ar/~qui10017/Quimica%20COU%20muestra%20para%20IQ10017/Cap%A1tulo%20VIa.htm
 http://www.fisicanet.com.ar/quimica/q1_soluciones.php
 Ejemplos de Mezclas Homogéneas
Agua salada, Limonada, Agua y alcohol, Refresco, Agua y azúcar, Enjuague bucal, Agua y ioduro de potasio, Un café americano, Vinagre, Agua y acido clorhídrico, Vino, Agua y acetona, Una taza de té, Etanol y xilitol, Tinta, Acetato de etilo y hexano, Gasolina, Carbonato de bario con acido clorhídrico
Gelatina, Queso

MEZCLAS HETEROGENEAS.- Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no uniforme en la cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse mecánicamente. Por ejemplo, las ensaladas, o la sal mezclada con arena.

Dispersión coloidal

En química un coloide, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema fisicoquímico formado por dos o más fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas. La fase dispersa es la que se halla en menor proporción de menor cantidad y volumen a la mezcla o materia

Suspensión

Suspensión se denomina a las mezclas que tienen partículas finas suspendidas en un líquido durante un tiempo y luego se sedimentan. En la fase inicial se puede ver que el recipiente contiene elementos distintos. Se pueden separar por medios físicos. Algunos ejemplos de suspensiones son el engrudo (agua con harina) y la mezcla de agua con aceite.
 Ejemplos de mezclas heterogéneas:
Tierra y agua, ensalada, Yogurt de fruta   (con trozos de frutas), Sopa de pasta, aceite y vinagre
medicinas infantiles (suspensiones), refresco con gas, Mermelada (con trozos de fresa)
Arena con agua, aceite y refresco, aderezo de ensalada, Huevo, Agua de tamarindo (después de un rato, la pulpa se alcanza a distinguir), Coctel de frutas, Salsa verde o roja, Tazón de frijoles, Agua con hielo
Picadillo, Coctel de camarones

3.- MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS
Separación en mezclas heterogéneas 
  • TAMIZADO:
Consiste en separar partículas sólidas de acuerdo con su tamaño. Prácticamente es utilizar coladores de diferentes tamaños en los orificios, colocados en forma consecutiva, en orden decreciente, de acuerdo al tamaño de los orificios. )
  • DECANTACIÓN:
Consiste en separar materiales de distinta densidad. Se fundamenta que el material más denso, al tener mayor masa por unidad de volumen, permanecerá en la parte inferior del envase.

  • LEVIGACIÓN
Es el lavado de sólidos, con una corriente de agua. Los materiales más liviano son arrastrados una mayor distancia, de esta manera hay una separación de los componentes de acuerdo a lo pesado que sean


  • IMANTACIÓN
Se fundamenta en la propiedad de algunos materiales de ser atraídos por un imán. El campo magnético del imán genera una fuerza atractora que si es suficientemente grande, los materiales se acercan a él. Para usar este método es necesario que uno de los componentes sea atraído y el resto no.
  • CROMATOGRAFÍA
La base de este método se encuentra en diferentes grados de absorción, a nivel superficial, que se pueden dar entre diferentes especies químicas.
  • FILTRACIÓN
Este método se fundamenta en que algunos de los componentes de la mezcla no es soluble en el otro.
Y consiste en pasar una mezcla a través de una placa porosa o un filtro, el sólido se quedara en la superficie del filtro mientras que el liquido pasara.



Separación en mezclas homogéneas

  • EVAPORACIÓN:
Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes, y dejarlos hervir hasta que se evapore totalmente. Se emplea si no tenemos interés en utilizar el componente evaporado. Los otros componentes quedan en el envase.)
  • DESTILACIÓN:
Este procedimiento se fundamenta en la diferencia en el punto de ebullición de los componentes de a mezcla y posteriormente enfriamiento, hasta condensación, de los vapores. Se utilizan para separar diferentes líquidos, que se desean utilizar, a diferencia del método anterior. Los líquidos pueden ser solubles entre ellos.

  • CRISTALIZACION
El procedimiento de este método se inicia con la preparación de una solución saturad a una temperatura de aproximadamente 40º C, con la mezcla de la cual se desea separar los componentes, o el compuesto que se desea purificar, una vez preparado se filtra. Esta solución filtrada se enfría en un baño de hielo hasta que aparezcan los cristales del compuesto que se desea
http://cplosangeles.juntaextremadura.net/web/edilim/tercer_ciclo/cmedio/la_materia/las_mezclas/las_mezclas.html

  • CENTRIFUGACIÓN:
Se fundamenta en la fuerza que genera un cuerpo, por el giro a gran velocidad alrededor de un punto. La acción de dicha fuerza (centrífuga), se refleja en una tendencia por salir de la línea de rotación. De acuerdo al peso de cada componente sentiría el efecto con mayor o menor intensidad. Mientras más pesados mayor será el efecto.


  • CRISTALIZACION
El procedimiento de este método se inicia con la preparación de una solución saturad a una temperatura de aproximadamente 40º C, con la mezcla de la cual se desea separar los componentes, o el compuesto que se desea purificar, una vez preparado se filtra. Esta solución filtrada se enfría en un baño de hielo hasta que aparezcan los cristales del compuesto que se desea

 http://www.misecundaria.com/Main/MezclasCompuestosYElementos






No hay comentarios:

Publicar un comentario