Taller de Ciencias Métodos de separación y fraccionamiento

Sustancias puras: elementos y compuestos.

Debemos en primer lugar definir QUÍMICA para saber que vamos a estudiar en esta unidad del taller.

Muy sintéticamente podemos decir que la QUÍMICA es la ciencia que estudia la composición de la materia, sus transformaciones en distintas sustancias y las uniones que se presentan en ellas.

Debemos ahora definir materia.

MATERIA es todo aquello que nos rodea y ocupa un lugar en el espacio.

O sea que todo lo que nos rodea en esta aula, es materia: los libros, el aire, las ventanas, etc.Los distintos tipos de materia, están formados por distintas sustancias.

Las sustancias están formadas por partículas (átomos o moléculas) iguales, tienen una composición fija, no pueden separase por medios físicos. Se representan mediante símbolos formados por una o dos letras.Todos los símbolos de los distintos tipos de elementos, están representados en la tabla periódica de los elementos.Cuando una sustancia formada por dos o más átomos entonces hablamos de moléculas

Las sustancias puras a su vez se clasifican en sustancias simples y sustancias compuestas.

En las sustancias simples son las formadas por un solo tipo de átomos (o sea que su fórmula química tendrá una sola letra que represente al nombre del átomo de ese elemento)Las sustancias simples, a su vez, pueden ser moleculares o atómicas, y no se descomponen en otras sustancias distintas.

Ejemplo: atómicas: helio (He) sodio (Na) aluminio (Al) potasio (K) moleculares: oxígeno(O2), nitrógeno (N2),cloro (Cl2), ozono (O3),

En las sustancias compuestas encontramos que su fórmula química está formada por 2 ó más átomos distintos (o sea que su fórmula química tendrá dos o más letras que representaran al nombre de cada uno de los átomos de cada elemento que la forman)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.

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Ejemplo: El agua (sustancia pura compuesta) (H2O) estará formado solamente por

moléculas de agua. El agua puede descomponerse en sus elementos Hidrógeno (H2) y Oxígeno (O2) por un medio químico (la electrólisis).

El dióxido de carbono (sustancia pura compuesta) (CO2) estará formado solamente por moléculas

de dióxido de carbono. El dióxido de carbono puede descomponerse en sus elementos Carbono (C) y Oxígeno (O2) por un medio químico.

PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LA MATERIA

Las propiedades de la materia se pueden dividir en dos clases. Las propiedades extensivas y las intensivas.

Las propiedades extensivas varían dependiendo de la cantidad de sustancia que estamos estudiando.Estas propiedades se encuentran en todas las sustancias. Ejemplo: la masa, el peso, la longitud, el volumen, etc.

Las propiedades intensivas se mantienen constantes independientemente de la cantidad de sustancia que estamos estudiando.Son aquellas que sirven para diferenciar a una sustancia de otra. Su valor es específico y no depende de la cantidad de masa que se estudia.Por ejemplo, cada muestra de una sustancia, sin importar su tamaño, tiene la misma densidad en todas sus partes. Otras propiedades intensivas son: temperatura de fusión, temperatura de ebullición, viscosidad, color, textura, solubilidad, dureza, brillo, etc.

CONCEPTO DE MEZCLA Y COMPUESTO QUÍMICO

La materia puede estar formada por moléculas diferentes y en ese caso se llama una MEZCLA o por moléculas que son todas iguales que es lo que llamaríamos un COMPUESTO QUÍMICO, o una SUSTANCIA QUÍMICAMENTE PURA.

Ejemplos importantes relacionados con la vida diaria son el aire y el agua.

MEZCLA DE AIRE

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El aire está formado, en su mayor proporción, por moléculas de nitrógeno y de oxígeno, esto significa que el oxígeno y el nitrógeno son dos sustancias completamente independientes, entre las cuales no existe ninguna unión. Los enlaces químicos son en este caso de átomos de oxígeno con otros átomos de oxígeno, los de los átomos de nitrógeno son con otros átomos de nitrógeno, por eso el aire es una mezcla. En el aire hay más sustancias solo nos hemos referido a las dos más importantes.Como entre N2 y O2 no hay enlace químico los puedo separar por procedimientos FÍSICOS (cambios de estado, cromatografía, solubilidad, etc.)Utilizamos el oxigeno del aire en la respiración.

Sin embargo el agua es un compuesto químico en el que cada átomo de oxígeno está unido con dos de hidrógeno compartiendo sus electrones, si quiero separarlos hay que aportar energía que rompa primero el enlace.

El oxígeno del agua no lo podemos utilizar para respirar, primero tendríamos que romper la unión con el hidrógeno y para ello se necesita una energía y unas condiciones que nuestro organismo no puede realizar.En la naturaleza es muy difícil encontrar compuestos químicos o sustancias químicamente puras, en general lo que tenemos son mezclas.

Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas.

En las Homogéneas, como indica su nombre, no se distinguen a simple vista los componentes y se conocen con el nombre de disoluciones o soluciones. Ejemplos:

El aire sería una solución. Si echamos sal en el agua la sal desaparece formando una mezcla homogénea,

se trata de una disolución y como es una mezcla podremos separar los componentes por un procedimiento físico, en esta caso bastaría con dejar evaporar el agua.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS:

Técnicas de separación de mezclas heterogéneas

Independiente del tipo de mezcla, los componentes de la misma, pueden ser separados con cierta facilidad a través de las técnicas de laboratorio, sin que cambien las propiedades físicas y químicas que estos tienen. A continuación describiremos las técnicas más usadas por los químicos:

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El agua es un

compuesto

químico

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Tria : Permite separar sustancias de una mezcla que tienen un tamaño considerable, utilizando una pinza o simplemente los dedos.

Imantación: Permite separa mediante un imán, sistemas donde una de las fases tiene propiedades magnéticas. Ej.: arena con limaduras de hierro, partículas de hierro que puedan acompañar a los cereales ; recoger agujas o alfileres, etc.

Flotación: Se emplea para separar solamente y se agrega un líquido con peso específico que no altere a los cuerpos que forman al sistema. Ej.: aserrín y arena, corcho con minerales.

Filtración : A través de materiales porosos como el papel filtro, algodón o arena se puede separar un sólido que se encuentra suspendido en un líquido. Estos materiales permiten solamente el paso del líquido reteniendo el sólido.

Decantación: Esta técnica de separación se basa en las diferentes densidades de los componentes de las mezclas líquidas y no solubles entre sí. Esta técnica utiliza un embudo especial llamado embudo o ampolla de decantación.

Tamizado: Este método de separación es uno de los más sencillos y consiste en hacer pasar una mezcla de sólidos,

de distinto tamaño, a través de un tamiz. Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos

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Técnicas de separación de mezclas homogéneas

Destilación: Técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.

Cromatografía: Técnica que permite separar los componentes de una mezcla haciéndola pasar a través de un medio adsorbente (adhesión a una superficie). Una de las más sencillas es la cromatografía en papel que emplea como medio adsorbente papel filtro y como solvente un líquido. Los distintos componentes se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes afinidades por el papel filtro o por el disolvente. La tinta de la lapicera de pluma, a simple vista parece totalmente homogénea, pero está formada por distintos componentes que se pueden separar con facilidad, basta dejarla correr en un medio adsorbente por acción de un disolvente.

Se pueden utilizar muchos medios adsorbentes: tiza, arena, papel filtro, etc.

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