40 diapositivas

La clasificación de las sustanciasMezclas: Disoluciones acuosas y Sustancias puras: elementos y compuestos.

Todos los tipos de mezclas presentan propiedades y características particulares que permiten utilizarlas en muchas actividades cotidianas; estas características sirven de base para clasificarlas, la propiedad que más se toma en cuenta para agruparlas es el tamaño de las partículas que las forman.

Tipo de mezcla

Tamaño de la fase dispersa en nanómentros: nm (10-9 m)

Disoluciones Pequeña, menor a 1 nm

Coloides Mediana, entre 10 y 10 000 nm

Suspensiones Grande, mayor de 10 000 nm

Las mezclas también son llamadas dispersiones; sus componentes reciben el nombre de disolvente (fase dispersante o dispersora) y soluto (fase dispersa). Normalmente el disolvente se encuentra en mayor proporción que el soluto.

De acuerdo al tamaño de las partículas que forman la fase dispersa o soluto, las mezclas se dividen en:



Todas las disoluciones son mezclas homogéneas. Al mezclar dos o más sustancias, si los componentes no pueden distinguirse y forman una sola fase homogénea recibe el nombre de disolución. En este caso también llamadas soluciones verdaderas.Las disoluciones presentan las siguientes características:

Las sustancias dispersas se encuentran en estado de división molecular o iónico, por lo éstas partículas no pueden verse al microscopio.

+


• No posee una composición cuantitativa definida, prácticamente pueden formarse en cualquier proporción.

• Las partículas del soluto tienen menor tamaño que en otras clases de mezclas, por lo que no pueden separarse por filtración

• Si se dejan en reposo durante algún tiempo, las fases no se separan ni se observa sedimentación.

• Son totalmente transparentes, permiten el paso de la luz.

Propiedades físicas de las disoluciones:

Cuando se añade un soluto a un disolvente, se alteran algunas propiedades físicas del disolvente.

• Al aumentar la cantidad del soluto, sube el punto de ebullición y desciende el punto de solidificación.

• Al aumentar la cantidad del soluto, se altera la densidad media de la disolución.

Así, para evitar la congelación del agua utilizada en la refrigeración de los motores de los automóviles, se le añade un anticongelante (soluto), como el 1,2-etanodiol.


Las disoluciones se pueden clasificar teniendo en cuenta el estado físico en sólidas, líquidas y gaseosas.


TIPOS DE DISOLUCIONES

SOLUTO DISOLVENTE MEZCLA EJEMPLOS

Gas Gas Gaseosa Aire, gas natural

Gas Líquido Líquida refrescos, agua corriente

Gas Sólido Sólida Hidrógeno absorbido en metales (artificiales)

Líquido Gas Gaseosa Brisa de mar (rocío), vapores

Líquido Líquido Líquida Vinagre, alcohol

Líquido Sólido Sólida Amalgamas dentales, vaselina aromática

Sólido Líquido Líquida Agua de mar, disoluciones azucaradas

Sólido Sólido Sólida Aleaciones, ceras y parafinas

Sólido Gas Gaseosa Algunos humos finos en procesos industriales


Sistemas coloidales: en estas dispersiones el medio disperso solo es visible con el ultramicroscopio. Si bien son sistemas heterogéneos, marcan un limite entre los sistemas materiales heterogéneos y homogéneos.

Principales características de los coloides:

• Las partículas de la fase dispersa son mayores que las de una disolución y menores que las de una suspensión.

• En muchos sistemas coloidales resulta difícil distinguir a simple vista la fase dispersa del medio o fase dispersora.

• Las partículas de la fase dispersa no sedimentan, aun cuando la mezcla se deje en reposo.

• Las dos fases no pueden ser separadas por filtración y son mezclas translúcidas, es decir, dejan pasar parcialmente la luz.

Para distinguir un coloide de una disolución, se aprovecha esta última propiedad: los coloides son translúcidos y las disoluciones transparentes. Las partículas de un coloide son muy pequeñas para ser apreciadas a simple vista, pero suficientemente grandes para reflejar o dispersar la luz.

La dispersión de la luz se conoce como efecto Tyndall y permite distinguir fácilmente a los coloides de los otros sistemas dispersos; un rayo luminoso sólo es visible cuando se encuentra con un objeto o partícula.




TIPOS DE COLOIDES

FASE DISPERSORA

FASE DISPERSA

ESPECIE EJEMPLOS

Gas Gas Gaseosa No existe

Gas Líquido Aerosol líquido Nubes, aerosol para el cabello, neblina

Gas Sólido Aerosol sólido Humo

Líquido Gas Espuma Merengue, espuma de jabón – afeitar

Líquido Líquido Emulsión Leche, mayonesa, cremas

Líquido Sólido Sol líquido Gelatina, gomitas de dulce, gel

Sólido Líquido Emulsión sólida Quesos, mantequilla

Sólido Sólido Sol sólida Rubíes, perlas

Sólido Gas Espuma sólida Malvaviscos, piedra pómez


Las suspensiones son mezclas heterogéneas formadas por un sólido en polvo o pequeñas partículas no solubles (soluto o fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (disolvente o fase dispersante o dispersora). En las suspensiones se aprecia fácilmente la separación de fases.

• Sus partículas son relativamente grandes y mayores que las de las disoluciones y los coloides, lo que permite observarlas a simple vista.

• Sus partículas se sedimentan si la suspensión se deja en reposo.

• Este tipo de mezclas son translúcidas u opacas.

Las suspensiones presentan las siguientes características:

• Los componentes de la suspensión pueden separarse por medio de filtración lo que no se puede hacer con un coloide o disolución; además por centrifugación, decantación, y evaporación.


Ejemplos de suspensiones son:

algunos medicamentos; agua y la arena; la arena mezclada con el cemento; las aguas frescas elaboradas con frutas naturales; algunas pinturas vinílicas.

EN RESUMEN


DISOLUCIÓN ACUOSA: Mezcla homogénea que se forma al disolverse una sustancia (soluto) que puede hallarse en cualquier estado de agregación, en el agua que es el disolvente.De acuerdo a la concentración del soluto, las disoluciones acuosas se clasifican en:Diluidas: Cantidad de soluto relativamente pequeña. 5g NaCl / 100 ml H2OConcentradas: Cantidad de soluto relativamente grande. 20g NaCl / 100 ml H2OSaturadas: Disuelta la mayor cantidad de soluto posible en el disolvente. 36g NaCl / 100 ml H2OSobresaturadas: Solución saturada a la que se le proporciona calor para aumentar su capacidad de disolución


Por su polaridad o capacidad de disociación:

Moleculares: Las moléculas del soluto se disgregan (dispersan) en el disolvente, no se disocian formando iones por lo que la disolución es considerada neutra al no conducir la corriente eléctrica.

Electrolíticas: El soluto se disocia formando iones, partículas móviles con carga eléctrica, por lo que la disolución resultante es buena conductora de la corriente eléctrica.

+

NaCl ión cloro

ión sodio

Moléculas de glucosa


Las disoluciones acuosas son de gran importancia en casi todas las ramas de la industria química, pues muchas reacciones y procesos inclusive en fenómenos naturales, se realizan en un medio acuoso.

• Los vegetales distribuyen sus nutrientes.

• Una gran variedad de medicamentos son disoluciones acuosas.

• La mayoría de reactivos en análisis clínicos son disoluciones.

• Digestión de alimentos y transporte de nutrientes a través del torrente sanguíneo.

Solubilidad: capacidad de una sustancia de disolverse o dispersarse en otra. Es una medida de la cantidad de soluto que se pude disolver en una determinada cantidad de solvente en condiciones específicas. La solubilidad del cloruro de sodio (NaCl) es de 36.0 gramos por cada 100 g de agua a 20°C.


Es necesario encontrar una forma de describir cómo está hecha una determinada disolución, o cómo prepararla. Expresiones como “diluida o concentrada” no son precisas para el trabajo científico.

Independientemente de la cantidad de la disolución debe indicarse la cantidad o proporción de soluto y disolvente que contiene; a esto se le llama: concentración de una disolución.

PORCENTAJE EN MASA

Cociente de la masa del soluto entre la masa total de la disolución, multiplicado por 100.

masa del soluto% en masa = X 100 masa de la disolución


Si se disuelven 50 g de sal común en 250 ml de agua, ¿ cual es el porcentaje en masa de la sal?

Datos Fórmula Sustitución % en masa = ?masa soluto = 50 gmasa disolución = 300 g

masa soluto% en masa = X 100 masa disolución

50 g de sal% en masa = X 100 300 g disolución

Resultado = 16.6 %


PORCENTAJE EN VOLUMEN

Se utiliza cuando el soluto es líquido; para calcular el porcentaje en volumen se divide el volumen el soluto entre el volumen de la disolución, multiplicando el resultado por 100.

volumen del soluto% en volumen = X 100 volumen de la disolución

¿Cual es el porcentaje en volumen del ácido acético en una disolución de un limpiador de vidrios que contiene 40 ml de ácido acético en 650 ml de disolución?

Datos Fórmula Sustitución

% en volumen = ?volumen soluto = 50 gvolumen disolución = 300 g

volumen soluto% en volumen = X 100 volumen disolución

Resultado = 6.15 %

40 ml ac. acético% en volumen = X 100 650 ml disolución


Métodos de separación

Los métodos de separación de los componentes que forman una mezcla se basan en cambios físicos de la materia porque no afectan la constitución ni las propiedades de los constituyentes de la mezcla.

Estos procedimientos físicos por los cuales se separan las mezclas en sus componentes se denominan “métodos de separación”.

La decantación es un método físico de separación de mezclas heterogéneas, estas pueden ser exclusivamente líquidas o sólidas . La decantación se basa en la diferencia de densidad entre los dos componentes, que hace que dejados en reposo, ambos se separen hasta situarse el más denso en la parte inferior del envase que los contiene. De esta forma, podemos vaciar el contenido por arriba (si queremos tomar el componente (si queremos tomar el componente menos denso) o por abajo (si queremos tomar el más denso).menos denso) o por abajo (si queremos tomar el más denso).



La filtración puede definirse como la separación de uno o más elementos sólidos de un elemento fluido( líquido o gas), mediante el el paso de la mezcla a través de un elemento poroso o medio filtrante, llamado filtro.



MagnetismoSe vale de las propiedades magnéticas de algunos materiales. Se emplea para separar mezclas en donde uno de sus componentes es magnético.

La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento rotatorio con una fuerza de mayor intensidad que la gravedad, provocando la sedimentación del sólido o de las partículas de mayor densidad.





La destilación es un proceso mediante el cual se efectúa la separación de dos o más líquidos “miscibles” y consiste en una evaporación y una condensación sucesivas, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada uno de los componentes líquidos de a mezcla; también se emplea para purificar un líquido eliminando sus impurezas.

Separación de mezclas homogéneas


Métodos de separaciónSeparación de

mezclas homogéneas

Evaporación: consiste en separar los componentes mas volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso. Se aplica para separar un sólido disuelto en un líquido; por ejemplo, sal con agua.

Extracción: Se basa en la solubilidad de las sustancias, este método de separación consiste en agregar un líquido que disuelve solo a uno de los componentes de la mezcla, de manera que puedan ser separados por diferencia de solubilidad. Se utiliza frecuentemente en la separación de compuestos orgánicos.



mezclas homogéneas

Cristalización es la separación de un sólido soluble que tiene la capacidad de formar cristales, de la solución que lo contiene.

a) Por disolución: consiste en saturar un líquido disolvente con un soluto sólido y dejar que se evapore lentamente hasta que se formen los cristales. Una disolución sobresaturada y dejada enfriar lentamente también forma cristales; grandes si el enfriamiento es lento y pequeños si el enfriamiento es rápido.

b) Por Sublimación: Se usa para separar dos sólidos, uno de ellos debe ser sublimable, es decir, capaz de pasar al estado gaseoso sin pasar por el líquido; por ejemplo, la mezcla del sulfato de sodio con el yodo.



mezclas homogéneas



mezclas homogéneas

Cromatografía: La palabra cromatografía significa "Escribir en Colores" ya que cuando fue desarrollada los componentes separados eran colorantes. “Método usado principalmente para la separación de los componentes de una muestra, en el cual los componentes son distribuidos entre dos fases, una de las cuales es estacionaria, mientras que la otra es móvil”.

La cromatografía no solo se utiliza para separar componentes de mezclas, también para obtener determinada información: indica en número de componentes de la mezcla y la proporción de cada uno de ellos; debido a que cada sustancia tiene una velocidad de avance distinto, esto permite identificar químicamente dichos componentes.



mezclas homogéneas

Este método se basa en un fenómeno físico llamado adsorción, que ocurre cuando las partículas de un sólido, líquido o gas se adhieren a la superficie de un sólido: el adsorvente o fase estacionaria.

Para que los componentes de una mezcla se separen sobre el adsorvente, se requiere el paso de un disolvente también llamado eluyente o fase móvil.

adsorvente o fase estacionaria

eluyente o fase móvil

¿Cómo es la estructura de los materiales?

•El modelo atómico.

• Organización de los electrones en el átomo. Electrones internos y externos.

• Modelo de Lewis y electrones de valencia.

• Representación química de elementos, moléculas, átomos, iones e isótopos.

Desde épocas antiguas ha existido la duda acerca de cómo está constituida la materia a nivel “minúsculo” y que no podemos apreciar a simple vista. A lo largo de la historia se han dado muchas hipótesis y se han diseñado diversas investigaciones sobre este tema, las cuales han originado una variedad de explicaciones y modelos. La materia que nos rodea tiene una estructura muy compleja, el hombre ha buscado entender cómo está compuesta. Los filósofos griegos, por ejemplo, ya buscaban explicar de qué estaba compuesta, se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto, que tales partículas, fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (indivisible).

A medida que se han ido descubriendo nuevas técnicas de análisis y síntesis, ha cambiado la forma de entender la estructura de la materia y las teorías han ido evolucionando

Para entender por qué diferentes elementos y compuestos tienen distintas propiedades físicas y químicas es necesario analizar la composición y estructura de las partículas que los constituyen. Esto no es fácil porque los átomos y moléculas de los que están hechos son tan pequeños que no hay instrumentos que nos permitan verlos de manera directa; tampoco existen dispositivos que nos muestren su estructura interna. Entonces, ¿cómo sabemos que existen? ¿Cómo sabemos qué diferencia un átomo de otro?

La realidad es que el conocimiento sobre la estructura submicroscópica de la materia se ha generado de manera indirecta.

A través de la historia, químicos y físicos han tratado de determinar la estructura interna de las sustancias, analizando, por ejemplo, cómo cambian sus propiedades al frotarlas, calentarlas o iluminarlas con diferentes tipos de luz. Con base en los resultados de estos experimentos han generado modelos que explican sus observaciones.

Modelo de Dalton Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado

en 1808 por John Dalton. Se considera que los átomos son esferas sólidas que no pueden partirse o dividirse en partes más pequeñas (son indivisibles). Los átomos son eléctricamente neutros.

Este primer modelo atómico postulaba:

• La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.

• Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.

• Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones de números enteros simples: 1:1, 2:1, 1:3.

• Ninguna reacción puede cambiar los átomos en sí mismos, aunque los átomos se combinan y las moléculas se descomponen en átomos.

Modelo de Thomson

El modelo de Dalton desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones (p+).

Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por Joseph Thomson, se determinó que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban según este modelo inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel.

Modelo de Thomson

Detalles del modelo

Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thomson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas. Una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma, explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones.

Modelo de Rutherford

Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford

A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico. Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior (Thomson), no se habla de éste.

Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias:

Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo ocurriría muy brevemente.

Modelo de Bohr

“El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en orbitas bien definidas.” Las orbitas están cuantizadas (los e- pueden estar solo en ciertas orbitas).

Cada orbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía. Los electrones no radian energía (luz) mientras permanezcan en orbitas estables.

El danés Bohr, propone el modelo atómico que contiene órbitas esféricas concéntricas por donde viajan los electrones, y éstos, dependiendo de su posición, tienen distinto contenido energético. A los niveles se les da los nombres de K, L, M, N, O, P, Q ó 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

La capacidad electrónica por nivel se calcula con la fórmula 2n2 donde n es el nivel de energía (para los primeros cuatro niveles y los cuatro restantes se repiten en forma inversa), es decir el nivel K (1) n=1 por lo que 2n2 [2(1)2]=2; en L n=2 2n2 [2(2)2]=8 , etc. De tal manera que la capacidad electrónica por nivel es :

K L M N O P Q 2 8 18 32 32 18 8

Modelo de Bohr (modificaciones)

El modelo de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno. En los espectros realizados para otros átomos se observaba que electrones de un mismo nivel energético tenían distinta energía. Algo andaba mal. La conclusión fue que dentro de un mismo nivel energético existían SUBNIVELES.

En 1916, Arnold Sommerfeld modifica el modelo atómico de Bohr, en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en ORBITAS ELIPTICAS.

40 diapositivas

Documents