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LA MATERIA

1. SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS.

Los sistemas materiales están formados por una sola sustancia y otros por mezclas de varias sustancias. 

A los sistemas materiales que solamente están formados por una sola sustancia se les denomina sustancias puras. 

En cambio a aquellos en los cuales podemos encontrar mezcladas más de una sustancia distinta los denominamos mezclas. 

Distinguir una sustancia pura de una mezcla no es siempre fácil.  Es posible hacerlo a partir de determinadas propiedades específicas, como temperatura de fusión, ebullición, la densidad...

1.1. SUSTANCIAS PURAS.

- Sistemas materiales que contienen solamente una sustancia o componente. 

 

- Se pueden representar por una fórmula química (H2O) o un símbolo químico (H).

 

- Tienen las mismas propiedades específicas(densidad, tª de fusión, tª de ebullición...) si las medimos siempre en las mismas condiciones de presión y temperatura. Sustancias distintas tienen propiedades específicas

UNA SUSTANCIA PURA 

PUEDE SER:

SUSTANCIA SIMPLE  (ELEMENTOS):

Es una sustancia pura que no se puede descomponer en otras más sencillas ya que está formada por una solo elemento. Por ejemplo, el cobre  (Cu)

COMPUESTO QUÍMICO

Es unas sustancia pura, como el agua, formada por dos o más elementos, los cuales se pueden separar mediante una reacción químicas (con calor o electricidad)  Por ejemplo, el agua  (H2O)

 

1.2. MEZCLAS.

Los sistemas materiales también pueden estar formados por más de una sustancia pura. Se les denomina mezclas y las propiedades ya no son siempre las mismas, dependen de la proporción de cada uno de los componentes que formen esa mezcla. Por ejemplo, el punto de ebullición del agua pura es de 100 ºC (medido a 1 atm de presión), pero el agua con sal ya no hierve a 100 ºC sino a algo más, y dependiendo de la cantidad de sal, el punto de ebullición subirá más o menos.

LAS MEZCLAS:

- Están formados por varias sustancias puras en proporción variable. 

- No tienen fórmula química. 

- No tienen densidad, ni tª de fusión y de ebullición  fijas.

- Se pueden separar los componentes usando procedimientos físicos.

EJERCICIO 1. Pon tres ejemplos de mezclas heterogéneas que utilices habitualmente.

EJERCICIO 2. Una sustancia congelada de aspecto uniforme se calienta hasta que se funde. Si la temperatura de fusión se mantiene constante, ¿será una mezcla homogénea o una sustancia pura?

EJERCICIO 3  Completa las tablas colocando una X donde corresponda

	Sustancias puras	Mezclas
Formadas por un sólo componente
Formadas por más de un componente
Siempre tienen aspecto homogéneo
Tienen propiedades específicas
No tienen propiedades específicas
Tienen componentes que se pueden separar

TIPOS DE MEZCLAS.

Las mezclas pueden ser heterogéneas y homogéneas (o disoluciones). En las mezclas homogéneas no se distinguen los componentes a simple vista o con un microscopio. 

 EJERCICIO 4  Completa las tablas colocando una X donde corresponda

	Mezcla homogénea	Mezcla heterogénea
Se distinguen a simple vista sus componentes
Sus componentes no se distribuyen de forma regular
Sus componentes se distribuyen de forma regular
No se distinguen a simple vista sus componentes ni con un microscopio

EJERCICIO 5  Clasifica en homogéneas o heterogéneas las siguientes mezclas: aire, agua del grifo, tortilla de patatas, merengue, gaseosa.

EJERCICIO 6. Indica si sin verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Todas las sustancias puras son compuestos. b) Todas las sustancias simples son sustancias puras. c) El agua de mar es una mezcla homogénea y hierve, igual que el agua pura, a 100ºC. d) Un vinagre “puro de vino” es una sustancia pura tal y como dice la etiqueta. e) Todas las partículas de una sustancia pura son iguales.

RECUERDA:

2. ¿CÓMO SEPARAR LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA? 

2.1.- SEPARACIÓN DE SÓLIDOS

a).- Tamizado.-  Una mezcla esta conformada por partículas  de diferente tamaño.

El tamiz (colador) es un recipiente con mallas de diferentes números.- El método del tamizado se utiliza en el estudio de los  diferentes suelos (ingeniería geología)

b).- Imantación.- algunos materiales de ser atraídos por un imán. El campo magnético del imán genera una fuente de atracción, que si es suficientemente grande, logra que los materiales se acerquen a él. 

 

 

2.2.- SEPARACION DE SÓLIDOS DE  LIQUIDOS

a).- Decantación.-  Consiste en dejar reposar  el liquido que contiene partículas sólidas  en suspensión. En el fondo del recipiente se  va depositando el sedimento o precipitado mas denso y queda sobrenadando el liquido. Luego se trasvasa con mucho cuidado el líquido (menos denso) a otro recipiente.

b).- La filtración.- Se utiliza para separar solidos de un liquido, un liquido turbio. Se realiza a través  de medios  porosos como  el papel filtro, algodón, arena  o carbón.

c).- Centrifugación.- Se coloca en un recipiente  el cual gira a gran velocidad, aprovechando la acción de la fuerza centrifuga. Se deposita el sólido en el fondo  y en la parte superior quedan las sustancias  mas livianas. Ejemplo. La secadora de  ropa

 

2.3.- SEPARACION DE LIQUIDOS

A).- LIQUIDOS NO MISCIBLES.- Son el agua  y el aceite

Decantación.- Es un embudo que presenta la llave de paso en la rama terminal. Cuando se introduce la mezcla del embudo por algún tiempo se separa por la diferencia de densidad  en sus componentes. Se abre la llave  para dar paso al líquido más denso a otro recipiente. Luego se cierra la llave para que se quede en el embudo el menos denso.

B):- LIQUIDOS  MISCIBLES.- Son el agua y el etanol (alcohol). Es necesario aplicar un método térmico, el cual consiste en calentar para que se pueda llevar a cabo la extracción de la mezcla.

La destilación.- Es el paso de una sustancia al estado de vapor aplicando calor, luego por refrigeración regresa al estado liquido.-  Existe  dos tipos de destilación la  simple y la fraccionada.

3. ESTRUCTURA DE UNA SUSTANCIA PURA. 

Ya en el el siglo V a.C., los antiguos griegos se preguntaban cómo estaba constituida la materia. Así llegaron a la conclusión de que staba compuesta por partículas infinitamente pequeñas e indivisibles, llamadas átomos. Desde entonces, el conocimiento sobre la composición de la materia ha evolucionado enormemente.

 3.1. EL ÁTOMO.

 Todos los átomos presentan una mima estructura interna, formada por:

El núcleo: situado en el centro, tiene un tamaño muy pequeño comparado con el del átomo en su conjunto. 

Contienen casi toda la masa del átomo y su carga eléctrica es positiva. 

Está formado por dos tipos de partículas: los protones, con carga positiva, y los neutrones, sin carga. Ambas partículas presentan una masa parecida 

La corteza: es la zona externa del átomo, mucho mayor que el núcleo. En la corteza giran los electrones, partículas cuya masa es despreciable comparada con la de los protones y neutrones. Sin embargo, la carga eléctrica de los electrones es igual a la de los protones, aunque de signo contrario (negativa) 

A lo largo de la historia, el conocimiento avanza y van surgiendo distintos modelos atómicos. 

3.2. IDENTIFICACIÓN DE ÁTOMOS. 

Los átomos de oro son distintos a los de plata ya los de oxigeno, pero ¿en qué se diferencian? 

Los átomos se diferencian y se identifican por el número de protones. 

Es idéntico para todos los átomos de un mismo elemento 

Z = número atómico = número de protones (y tb el nº de electrone si el átomo es neutro)

A = número másico = numero de protones + número de neutrones. A = Z + N

N = número de neutrones N = A - Z 

A aquellos átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número atómico (Z) y distinto número másico (A), es decir diferente número de neutrones, se les denomina Isótopos.

VER SIMULACION. CONSTRUCIÓN ÁTOMOS

EJERCICIO 7. El átomo de helio tiene dos neutrones y dos protones. Dado que el átomo es eléctricamente neutro, haz un dibujo de como están distribuidas las partículas fundamentales en el átomo de helio. 

EJERCICIO 8. Indica el nº de protones, electrones y neutrones de los siguientes átomos: a) Oxígeno Z=8, A=16; b) Hierro Z=26, A=56

4.  CONSTRUIR IONES. 

Un átomo es neutro, tiene la misma carga positiva que negativa.

Un ion es un átomo o grupo de átomos cargados eléctricamente. Hay dos tipos:

CATIÓN: es un ion con carga positiva que se forma cuando un átomo o grupo de átomos pierde algún electron.

ANIÓN:  es un ión con carga negativa que se forma cuando un átomo o grupo de átomos gana algún electrón.

VER SIMULACIÓN: CONSTRUCCIÓN DE IONES

EJERCICIO 9. Mediante la simulación puedes observar distintos iones + y -. Copia en tu trabajo tres iones de cada tipo.

EJERCICIO 10.  a) Un átomo neutro de litio tiene tres electrones y pierde uno ¿Qué ion se obtiene? ¿Es anión o catión? b) Un átomo neutro de flúor tiene nueve electrones y gana otro ¿Qué ion se obtiene? ¿Es anión o catión?

EJERCICIO 11.

EJERCICIO 12. ¿Qué es lo que es invariable en un elemento y sirve para identificarlo?

5. SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS. 

A principios del siglo XIX se conocían 55 elementos químicos. Con el tiempo, el número de elementos fue creciendo y surgió la necesidad de ordenarlos y representarlos. Los elementos químicos se representan mediante unos símbolos designados por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). 

Los símbolos se escriben con la primera letra de su nombre escrita en mayúscula o con las dos primeras , si la primera coincide para más de un elemento: C (carbono), Ca (calcio), Co (cobalto). Algunos nombres provienen del latín o el griego ((hierro: ferrum, plata: argentum,...) Otros nombres provienen del pais sonde se han descubierto o recuerdan a algún científico Po (polonio, en honor a Madame Curie, nacida en Polonia) 

5.1. ORDENACION DE LOS ELEMENTOS EN EL SISTEMA PERIODICO. 

Actualmente, el sistema periódico consta de 118 elementos ORDENADOS según su número atómico (Z). El sistema está dividido en siete filas, llamadas periodos, y 18 columnas, llamadas grupos. 

HAY QUE MEMORIZAR LOS ELEMENTOS REPERSENTATIVOS: Grupo y elementos (no metales de color verde), elementos y símbolos.

6. UNIONES ENTRE ÁTOMOS. 

Aunque el número de elementos conocidos es 118, el número de compuesto es enorme. Entre naturales y artificiales existen alrededor de 10000000.

 Los átomos tienden a unirse con el fin de ser mas estables. Los gases nobles son muy estables (no necesitan unirse). Los demás elementos tienden a adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble: ganando, perdiendo o compartiendo electrones

Las uniones pueden tener lugar de diferentes formas: 

6.1. ENLACE IÓNICO. 

Se da entre un METAL + NO METAL. 

El metal pierde electrones (queda cargado positivamente) y el no metal los gana (queda cargado negativamente). Al formarse iones de carga opuesta, éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando lugar a un enlace iónico iónico

VER SIMULACIÓN I: FORMACIÓN DEL ENLACE IÓNICO

VER SIMULACIÓN II: FORMACIÓN DEL ENLACE IÓNICO

 

6.2. ENLACE COVALENTE.

Se da entre un NO METAL + NO METAL. 

Estos átomos tienen tendencia a ganar electrones más que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble. Por tanto, los átomos no metálicos no pueden cederse electrones entre sí para formar iones de signo opuesto.
En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones

VER SIMULACIÓN: FORMACIÓN DEL ENLACE COVALENTE

6.3. ENLACE METÁLICO.

Se da entre un  METAL +  METAL.

Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa y los pierden fácilmente y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na⁺, Cu²⁺, Mg²⁺. Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica rodeados de una nube de electrones. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.

VER SIMULACIÓN : FORMACIÓN DEL ENLACE METÁLICO

CUESTIONES Y PROBLEMAS

 1. ¿Cómo separarais una mezcla de limaduras de hierro, y arena

2. Si se te cae harina sobre un plato que contiene lentejas crudas, ¿cómo podrías separar esta mezcla?

3. La vinagreta es una salsa cuyos ingredientes principales son el aceite y el vinagre. ¿Qué método usarías para separar estos dos componentes

4. Clasifica las siguientes sustancias en sistemas materiales homogéneos y heterogéneos: a) Agua de mar; b) Arena de playa; c) Polvos de talco; d) jabón líquido, e) Vino blanco; f) Detergente de lavadora

5. Clasifica los siguientes sistemas materiales en sustancias puras y en mezclas homogéneas: a)agua mineral; b) agua destilada; c) Leche; d) Sal; e) Azúcar

6. Los líquidos A y B parecen iguales, pero no se comportan de igual forma. El líquido A se calienta y su temperatura de ebullición aumenta a medida que hierve. En cambio, el líquido B mantienen constante su temperatura durante todo el proceso de ebullición ¿Qué diferencia hay entre ambos líquidos?

7. a) La suma de protones y de neutrones que existe en el núcleo se denomina............................

      b) La carga de un electrón es ................... (mayor, menor o igual) que la del protón.

      c) La masa de un electrón es ................... (mayor, menor o igual) que la del protón.

8. Un átomo tiene Z = 6 y A = 13, otro tiene Z = 6 y A = 12 ¿Cómo se denominan estos átomos? ¿En qué se diferencian?

9.Un átomo tiene 55 protones y su número másico igual a 133.¿Cuántos neutrones tiene y cuáles su número atómico?

10Completa: Un elemento con Z = 5 y A = 11 y que está cargado + tiene ....... protones, ....... neutrones y .........electrones.

11.Clasifica como metales, no metales (gases nobles) y semimetales o gases nobles: a) Silicio; b)Magnesio; c) Cloro; d) Neón ; e) Vanadio; f) Carbono; g) Helio; h) Aluminio; i) Oxígeno.

12. Indica el tipo de enlace que se establece en los siguientes casos: O2, NaCl, Fe, CO2, KNO3, Au, NO, SO2, K2S, H2O.

CÓMO SEPARAR LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA

HETEROGENEA