GRUPO 5
LOS CONCEPTOS MACROSCÓPICOS DE SUSTANCIA SIMPLE Y DE MEZCLA
ASIGNATURA:
CIENCIAS NATURALES PARA
MAESTROS
PROFESOR: RAFAEL PALOMAR
GRUPO: 2G
COMPONENTES:
SARA CASTAÑEDA, MARINA VILA, ANDREA VAREA,
ANGELS SANGERMÁN Y SARA BELLVER
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A.13. De la siguiente lista, indicar cuál o cuáles especies son sustancias y cuáles
mezclas: nitrógeno, mayonesa, hierro, amalgama de mercurio (utilizada en los
empastes dentales), sal de mesa yodada, nylon, oro de 14 quilates, gasolina, leche,
agua de mar, cemento, aire, carbono, sal común y madera. Clasificar las sustancias
indicadas en una lista anterior en simples y compuestas, y las mezclas en
homogéneas y heterogéneas e indicar el criterio utilizado en la selección.
Podemos clasificar la materia por el tipo de componentes que contiene, por tanto
podemos subdividirla en sustancias y mezclas.
En primer lugar, una sustancia está formada por un solo tipo de elemento. Esta
posee una composición fija y definida en los diferentes estados físicos de la materia
(sólido, líquido y gaseoso). Presentan propiedades como la temperatura de ebullición
(específica y constante, la densidad, etc.) y, además, se pueden clasificar en sustancias
simples o compuestas:
-La sustancia simple está compuesta por un solo tipo de partículas (átomos) y se
representan con elementos de la tabla periódica. Estos no se pueden separar en sustancias
más simples por medios químicos.
-La sustancia compuesta está formada por la unión de dos o más elementos
(átomos) diferentes, en cantidades fijas y exactas. Estas se pueden descomponer en
sustancias más simples a través de los métodos químicos. Se representan con fórmulas
químicas que expresan las cantidades y tipos de elementos que los componen.
Sin embargo, una mezcla es la combinación de dos o más sustancias puras que se
pueden separar u obtener mediante procedimientos físicos y mecánicos. Estas pueden
estar en cantidades variables y conservan sus propiedades individuales. Podemos
clasificarla en dos tipos:
-La mezcla homogénea es aquella en la que no se distinguen sus componentes a
simple vista ya que se encuentran distribuidos de manera uniforme o en una fase
(disoluciones).
-La mezcla heterogénea es aquella en la que se distinguen sus componentes a
simple vista o con instrumentos de laboratorio ya que estos se distribuyen en forma
irregular o en fases. Dentro de esta podemos distinguir las coloides y las suspensiones.
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A continuación clasificaremos los elementos siguientes en sustancias o mezclas:
- El nitrógeno: Se trata de una sustancia simple porque es un elemento químico de
la tabla periódica que se encuentra de manera abundante en la corteza terrestre y
en todos los seres vivos. Se representa con el símbolo N.
- La mayonesa: Se trata de una mezcla heterogénea (coloides) que se realiza
batiendo aceite y huevo. Esta mezcla está formada por partículas muy pequeñas
(que se encuentran en constante movimiento) que pueden ser observadas con un
buen microscopio electrónico.
- El hierro: Se trata de una sustancia simple porque es un elemento químico de la
tabla periódica abundante en la corteza terrestre que entra en la composición de
sustancias importantes en los seres vivos y es el metal más abundante de las
industrias. Se representa con el símbolo Fe.
- La amalgama de mercurio: Se trata de una mezcla homogénea porque sus
componentes se encuentran distribuidos de manera uniforme o en una fase y no
se pueden distinguir a simple vista.
- La sal de mesa yodada: Se trata de una mezcla homogénea porque está formada
de cloruro sódico y yodo. Su fórmula es NaCl + I. Ambos elementos están unidos
por enlaces iónicos y tienen la forma característica de cristal (como vemos la sal).
Si aplicamos agua a la sal, esta se separa en dos iones, el Na+ y el Cl-. Es
importante que una mujer embarazada reciba durante la lactancia las suficientes
cantidades de yodo para evitar la lesión cerebral del niño o problemas de
desarrollo y crecimiento durante la infancia.
- El nailon: Se trata de una sustancia compuesta. Es un polímero, es decir, una
molécula larga que está formada por la unión de varias moléculas más pequeñas
y se emplea en la fabricación de tejidos diversos.
- Oro de 14 quilates: Se trata de una sustancia simple porque se trata de un elemento
químico de la tabla periódica. Este tiene un color amarillo brillante y es muy buen
conductor del calor y de la electricidad. Es escaso en la corteza terrestre y se usa
normalmente en joyería, en la realización de monedas y en odontología. Se
representa con el símbolo Au.
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- La gasolina: Se trata de una mezcla homogénea ya que sus componentes no se
distinguen a simple vista ya que se encuentran disueltos. Concretamente es una
mezcla de hidrocarburos líquidos volátiles e inflamables, más ligeros que el
gasóleo, obtenidos por la destilación del crudo de petróleo y su posterior
tratamiento químico, que se usa como combustible en algunos tipos de motores.
- La leche: Se trata de una mezcla heterogénea (Coloides) ya que la leche posee
partículas muy pequeñas, que sólo pueden ser vistas con un buen microscopio
electrónico, porque se encuentran en constante movimiento.
- El agua de mar: Se trata de una mezcla homogénea porque sus componentes se
encuentran disueltos (agua + sal), por tanto no se pueden observar a simple vista.
- El cemento: Se trata de una mezcla homogénea formada por arcilla y materiales
calcáreos, sometida a cocción y muy finalmente molida, que mezclada a su vez
con agua se solidifica y endurece. Después de realizar la mezcla, a simple vista
no se puede observar los elementos por los que está compuesto.
- El aire: Se trata de una mezcla homogénea de gases. No se pueden distinguir sus
componentes a simple vista ya que se encuentran distribuidos de manera
uniforme. Si observáramos el aire con aparatos específicos podríamos observar
todos los componentes que lo forman (partículas de polvo, oxígeno, dióxido de
carbono, nitrógeno, vapor de agua, etc.).
- El carbono: Se trata de una sustancia simple porque se trata de un elemento
químico de la tabla periódica. Este es muy abundante en la naturaleza, tanto en
los seres vivos como en el mundo mineral y en la atmósfera, que se presenta, entre
otras, en forma de diamante y de grafito, constituye la base de la química orgánica
y tiene una gran importancia biológica. Se representa con el símbolo C.
- Sal común: Sustancia compuesta, consistente en cloruro sódico, ordinariamente
blanca, cristalina, de sabor propio, muy soluble en el agua, que se emplea para
sazonar y conservar alimentos, es muy abundante en las aguas del mar y también
se encuentra en la corteza terrestre. Se representa con el símbolo NaCl.
- Madera: Se trata de una mezcla homogénea porque está formada por varios
componentes (celulosa y lignina). Estos no se pueden distinguir a simple vista
porque se encuentran distribuidos de manera uniforme.
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SUSTANCIA PURA MEZCLA
SIMPLE COMPUESTA HOMOGÉNEA HETEROGÉNEA
NITRÓGENO SAL COMÚN AMALGAMA DE
MERCURIO
LECHE
HIERRO NAILON GASOLINA MAYONESA
CARBONO AIRE
ORO DE 14 QUILATES CEMENTO
MADERA
AGUA DE MAR
SAL DE MESA YODADA
A.14. Sugiere procedimientos para separar los componentes de las siguientes
mezclas, y realiza alguna en el laboratorio.
a) Alcohol del vino.
El vino es una mezcla muy compleja; contiene agua, etanol, azúcares, ácidos
orgánicos, pigmentos (que le dan color) y otros ingredientes. Los componentes volátiles
que se encuentran en cantidad considerable son precisamente el agua y el etanol, cuyos
puntos de ebullición son, respectivamente, 100,0 °C y 78,3 °C.
En el vino, el contenido de alcohol se expresa en porcentaje de volumen y es algo
mayor del 10 %. En la destilación de vino no se puede obtener ninguna fracción que
contenga alcohol al 100 %, debido a que el “componente” más volátil es precisamente el
azeótropo.
En realidad lo que se determinará directamente es el contenido de alcohol en una
mezcla de etanol y agua que remeda al vino que ha sido destilado. Para ello, se destilará
hasta obtener todo el alcohol del vino y se le añadirá agua destilada hasta completar el
volumen de la muestra de vino que se ha empleado. Entonces se sumergirá un
alcohómetro en la disolución etanol-agua y en su escala se leerá directamente el grado
alcohólico aproximado.
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Para llevar a cabo este procedimiento de separación necesitamos un aparato de
destilación como el siguiente:
Los materiales necesarios para realizar este experimento son:
- 1 matraz de fondo redondo, de 100 mL.
- 1 cabeza de destilación.
- 1 refrigerante de Liebig.
- 1 alargadera.
- 1 termómetro.
- 1 probeta.
- 1 soporte.
- Pinzas de matraz, nueces u otras fijaciones.
- 1 manta calefactora para balones de 100 mL.
- Material común: alcohómetro.
Los pasos que debemos seguir para realizar este experimento son los siguientes:
1. Poner en la probeta 2 mL de agua destilada y situarla bajo la alargadera. La
finalidad de poner agua es evitar que el primer destilado, que será rico en etanol,
se evapore en la probeta.
2. Ajustar la manta calefactora al matraz y empezar la calefacción. Una vez empiece
la ebullición, reducir inmediatamente el aporte de calor.
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3. La destilación debe ocurrir lentamente y sin interrupciones y, una vez que ha
empezado, siempre debe pender una gota de condensado del bulbo del
termómetro. Tome nota de la temperatura a la que pasan las primeras gotas de
destilado. Cuando la temperatura ascienda a 80 °C, detenga la calefacción.
4. Añadir agua destilada en la probeta hasta completar los 50 mL, que es el volumen
de vino que ha empleado y sacudir suavemente la probeta para homogeneizar.
5. Medir la temperatura de la mezcla hidroalcohólica. Antes de medir el grado
alcohólico asegurarse de que la temperatura es o está muy próxima a 20 °C.
6. Introducir suavemente el alcohómetro en la probeta y, antes de soltarlo, hacer
(con mucho cuidado) un movimiento de rotación para que no se adhiera a las
paredes.
b) Tinta de bolígrafo.
El objetivo de este experimento es utilizar la técnica de cromatografía para separar
los componentes de una tinta de boli.
Algunos científicos necesitan a veces separar los componentes de una mezcla
como paso previo a su identificación. Para ello existe la técnica de la
cromatografía que trata de separar sustancias en las diferentes velocidades con
que se mueve cada una de ellas, a través de un medio poroso, arrastradas por un
disolvente en movimiento. Vamos a aplicar esta técnica para separar los pigmentos
utilizados en una tinta comercial.
Los materiales que necesitaremos para realizar este experimento son:
- Una tira de papel de filtro o poroso (se puede usar el papel del filtro de una
cafetera o incluso recortar el extremo –sin tinta– de una hoja de periódico).
- Rotuladores o bolígrafos de distintos colores.
- Un vaso.
- Un poco de alcohol.
- Cinta adhesiva o celo.
- Agua.
- Papel de una libreta (cuadriculado).
- Tijeras.
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Los pasos que debemos seguir para realizar este experimento son los siguientes:
1. Coger un trozo de papel poroso y recortar una tira que tanga unos 4 cm de
ancho y una altura de un poco mayor a la del vaso que vayamos a utilitzar.
2. Enrollar el trozo de papel recortado en un extremo de un bolígrafo, bien sea
con cinta adhesiva o con celo, de tal manera que el otro extremo llegue al
fondo del vaso.
3. Coger un rotulador negro y pintar una mancha en el extremo libre de la tira, a
unos 2 cm del borde. (Procurar que sea intensa, pero que no ocupe mucho
espacio).
4. En el fondo del vaso utilizado, vertir alcohol hasta una altura de 1cm,
aproximadamente.
5. Situar la tira dentro del vaso de tal manera que el extremo quede sumergido
en el alcohol, pero la mancha fuera de él. Para evitar que el alcohol se evapore
podemos tapar el vaso.
6. A medida que el alcohol va ascendiendo a lo largo de la tira, podemos observar
como arrastra consigo los diversos pigmentos que contiene la mancha de tinta.
Como no todos son arrastrados con la misma velocidad, al cabo de un rato se
ven franjas de colores y podréis observar los distintos pigmentos de los que
está formado la tinta.
7. Repetir el proceso con agua y con una tira de papel de cuaderno, para
comprobar lo que ocurre a diferencia del anterior proceso.
8. Si lo deseas, puedes repetir la experiencia utilizando diferentes colores de
tintas; así descubrirás los pigmentos que los componen.
La mancha de tinta se separa en sus diferentes componentes porque el color que
observamos es el resultado de una mezcla de diferentes pigmentos, los cuales fueron
separados mediante la técnica de cromatografía. Debido a que el agua no es un
disolvente de la tinta, no separa los diferentes pigmentos como lo hace el alcohol. De
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la misma manera, la hoja de cuaderno, por no ser un material poroso, no favorece que
el alcohol arrastre los diferentes pigmentos de la tinta.
c) Pigmentos de una hoja de espinaca.
Lo que queremos conseguir es extraer los pigmentos fotosintéticos de la hoja de
espinaca y separarlos mediante una técnica sencilla de cromatografía en papel.
Para ello, los materiales que necesitaremos son los siguientes:
- Un mortero.
- Un embudo.
- Un matraz.
- Papel de filtro.
- Alcohol.
- Hojas de espinacas.
Los pasos que debemos de seguir para realizar este experimento son los siguientes:
1. Lavar las hojas de espinacas retirando los nervios (las raíces que pueden llevar
las hojas) y ponerlas en un mortero junto con el alcohol y una pequeña
cantidad de carbonato cálcico (que evita la degradación de los pigmentos
fotosintéticos).
2. Triturar la mezcla hasta que las hojas se decoloren y el disolvente adquiera un
color verde intenso.
3. A continuación, filtrar el líquido con un embudo y papel de filtro.
4. Colocar otro papel de filtro en el recipiente donde hemos colocado el líquido
mezclado y dejaremos así el montaje esperando unas horas. Los pigmentos se
irán separando según su adsorción.
5. Una vez hayan pasado las horas correspondientes (más o menos unas 14h.)
podremos observar el papel donde hemos hecho la cromatografía. Lo que
podremos apreciar si el experimento se ha hecho correctamente es que hay
cuatro bandas o zonas que corresponden a los distintos pigmentos
fotosintéticos presentes en la hoja de espinaca.
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Según su grado de solubilidad con el alcohol se reconocen estas bandas y en este
orden:
- Carotina.
- Xantofila.
- Clorofila A.
- Clorofila B.
d) Sal común, arena y yodo, basándonos en las siguientes propiedades:
Separación arena y sal: Con este experimento lo que queremos realizar es una
mezcla de sal y arena para luego separar los componentes de dicha mezcla
mediante una separación selectiva que consiste en separar dos sólidos disueltos.
En el cual uno se disuelve en un líquido y el otro no. Para ello necesitaremos los
siguientes materiales:
- Sal.
- Arena.
- Agua.
- Un vaso de precipitado.
- Una varilla.
- Papel de filtro.
- Un embudo.
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El procedimiento que llevaremos a cabo será el siguiente:
1. Realizar una mezcla de arena y sal en un recipiente, para así, llevar a cabo
el experimento de la separación.
2. Añadir agua al recipiente en el que habíamos echado la sal y la arena, y lo
removeremos con fuerza para que se mezcle todo bien.
3. Colocar el embudo y el papel de filtro sobre el vaso de precipitados y verter
el líquido que contiene la sal y la arena sobre el papel de filtro poco a poco.
4. Dejar evaporar el agua del filtro y el agua con la sal disuelta. (También
podemos calentarla para lograr que la evaporación sea más rápida)
Como podremos comprobar una vez realizado el experimento, la sal es soluble en
agua mientras que la arena no lo es. Por ello, al filtrar la arena se queda en el papel de
filtro, mientras que la sal atraviesa el filtro junto con el agua. Posteriormente el agua
se evapora dejando la sal, y este sería el procedimiento que sucede en las salinas.
Separación yodo y sal común (sublimación): El experimento que vamos a explicar a
continuación consiste en la separación de yodo y sal común, que habremos mezclado
previamente. El método por el cual se realizará es la sublimación. Una de estas
sustancias, el yodo, es capaz de sublimar, es decir, pasará a vapor y luego, al enfriarse,
volverá a sólido, sin pasar por líquido en ninguno de los dos casos.
Los materiales que emplearemos para llevar a cabo dicho experimento serán los
siguientes:
- Soporte, aro, nuez y rejilla.
- Cápsula de porcelana.
- Un embudo.
- Un mechero.
- Yodo.
- Sal común.
- Una balanza.
El experimento se irá desarrollando de la siguiente manera:
1. Colocar en un mortero 2 g de yodo, y a continuación añadir otros 2 g de sal común.
2. Pulverizar la mezcla y echarla en una cápsula de porcelana.
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3. Calentar la mezcla cubierta por el embudo en un aparato como el que aparece en
el dibujo.
4. Al cabo de unos minutos, cuando ya esté lo suficiente caliente levantar el embudo
y, con cuidado de no quemarnos, observaremos qué hay en las paredes del
embudo: Al hacer la reacción la disolución se vuelve amarilla, en el fondo del
matraz se pueden apreciar pequeños grumos amarillos también. Se puede
comprobar que el peso de la disolución después de haber hecho la reacción es
igual al peso de los reactivos antes de hacer la reacción química. Se ha formado
una mezcla homogénea.
Al calentar la mezcla se ha evaporado, este vapor tenía un color violeta, y
ha llenado el embudo de este gas. Cuando el yodo toca las paredes del embudo se
cristaliza y pasa a estado sólido en forma de pequeños filamentos.
Las sustancias (yodo y sal) simplemente se mezclan, pero no reaccionan,
por lo tanto la sal sigue siendo sal y el yodo sigue siendo yodo, de no ser así sería
imposible separar de nuevo las sustancias, ya que cuando tiene lugar una reacción
química no se podría recuperar las sustancias iniciales.
Por lo tanto podemos decir que este es un procedimiento físico, ya que se
han mezclado dos sustancias y hemos podido recuperarlas mediante un proceso
físico, la sublimación.
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WEBGRAFIA
http://www.icarito.cl/enciclopedia/articulo/segundo-ciclo-basico/ciencias-naturales/la-
materia-y-sus-transformaciones/2012/12/62-9672-9-quinto-basico-mezclas-y-
sustancias-puras.shtml
http://www.rae.es/
La separación de yodo:
http://fisicayquimicaenflash.es/temaspdf/eso/fq/fq3/separacion_mezclas3.pdf
La separación de arena y sal:
http://cienciaslacoma.blogspot.com.es/2010/09/separar-arena-y-sal.html
Experimento con alcohol de vino:
http://es.scribd.com/doc/56606435/Experimento-Del-Vino#scribd
Separación pigmentos espinacas:
http://www.lourdes-luengo.es/practicas/cromatografia.html
Experimento con tinta de bolígrafo:
https://sites.google.com/site/cromatografiasean/home/experimentos-caseros-muy-
faciles-con-materiales-reciclados