Conceptos básicos: elementos, compuestos y mezclas

Unidad 1. Conceptos básicos.

1.1 Elementos, compuestos y mezclas.

Los elementos.- Son sustancias puras formadas por una sola clase de átomos, Los hay metales y no metales. Ej. metales: Na, K, Fe, Au. Ej. no metales: C, Cl, H, F.

Los compuestos.- Son sustancias puras formadas por 2 ó más clases de átomos, unidos químicamente entre sí, tienen proporciones fijas, definidas y constantes y se pueden separar sólo por métodos químicos. Los compuestos siempre se representan por fórmulas. Ej. H2O, Fe3(SO4)2 H3PO4, Mg(OH)2.

Mezclas.-Están formadas por 2 ó más sustancias, elementos ó compuestos, no unidos químicamente entre sí, unidos sólo en forma aparente, sus propiedades son variables y cada sustancia conserva sus propiedades físicas y químicas. Se pueden separar por métodos físicos.

Las mezclas se clasifican en:

Mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas.

Son mezclas homogéneas aquellas en las que no se distinguen las partes que las forman. Ej. Azúcar en agua, sal en agua, alcohol en agua. Las mezclas heterogéneas son aquellas en las que sí se distinguen las partes que las forman. Ej. Agua y aceite, hierro y azufre, agua y arena.

1.2 Estados de agregación de la materia.

Materia.- Es la base del universo, ocupa un espacio y tiene masa y energía.

Átomo.- Partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades

Los estados físicos o de agregación de la materia son 3: sólido, líquido y gaseoso. La materia puede existir ya sea como sólido, líquido o gas, dependiendo de la temperatura, la presión y las características específicas del tipo de materia en particular.

Algunos tipos de materia existen en los tres estados físicos; otros se descomponen cuando se hace el intento de cambiar su estado.

El agua existe en los tres estados.

Algunos consideran el plasma como el cuarto estado de la materia y el cubo cuántico como el quinto estado de la materia. Un ejemplo claro del plasma es el fuego.

El cubo cuántico consiste en colocar átomos de rubidio cerca del cero absoluto de temperatura.

(-273oC) lográndose un condensado.

Las causas por las que existen éstos estados de la materia, son las fuerzas de cohesión y de repulsión.

Cohesión.- Es la fuerza que une a los átomos.

Repulsión.- Es la fuerza que separa a los átomos.

En el estado sólido predominan las fuerzas de cohesión sobre las de repulsión. Los sólidos tienen forma y volumen definido.

En el estado líquido, las fuerzas de cohesión y de repulsión están equilibradas. Los líquidos tienen volumen definido y adoptan la forma del recipiente que los contiene.

En el estado gaseoso predominan las fuerzas de repulsión sobre las de cohesión. Los gases no tienen ni forma ni volumen definidos y tienden a ocupar todo el espacio del recipiente que los contiene. físicas y químicas.

1.3 Cambios de estado de agregación.

En nuestro medio ambiente y bajo ciertas condiciones, las sustancias se presentan en uno de los estados de agregación antes mencionados, pero pueden cambiar de un estado a otro si las condiciones cambian. Estas condiciones son presión y temperatura.

El ejemplo más claro está en el agua, ordinariamente es un líquido que al llevarse a un congelador disminuye su temperatura y se solidifica. El hielo puede recibir calor del agua líquida y se funde. Si ahora ésta masa de agua líquida se calienta, la energía cinética de las partículas aumenta y el líquido se transforma en vapor.

Los cambios de estado son:

Fusión.- Cambio que sufren las substancias al pasar del estado sólido al líquido al incrementar el calor.

Evaporación.- Cambio que se experimenta cuando un líquido pasa al estado de vapor o gas por incremento de calor.

Ejemplos: eliminación de agua en una meladura para obtener un sólido cristalino; disminución de un volumen de un líquido concentrado así un sólido disuelto o llevándolo inclusive hasta el secado.

Substancias como el alcohol, la acetona, la gasolina, etc., en contacto con el medio ambiente experimentan una vaporización sin que se les suministre calor, el fenómeno ocurre debido a la baja presión existente sobre ellas.

Sublimación.- Es el paso del estado sólido al gaseoso o al de vapor sin pasar por el estado líquido, necesitándose calor.

Ejemplos: Pocas substancias se conocen con este comportamiento y entre ellas están el yodo, el arsénico, el alcanfor, la naftalina, el bióxido de carbono (CO2) y algunas más de tipo orgánico.

El “hielo seco” es bióxido de carbono sólido y al contacto con el medio ambiente pasa directamente al estado gaseoso. Una pastilla aromatizante sufre este fenómeno.

El cambio contrario, de gas o vapor a sólido, también se llama sublimación o degradación.

Solidificación.- Este cambio requiere de eliminar calor y ocurre cuando un líquido pasa al estado sólido.

Ejemplos: Una vez moldeado un plástico, fundida una pieza de acero o de alguna aleación, es necesario esperar su solidificación para obtener la pieza deseada en estado sólido.

Condensación.- Es el paso del estado de vapor al estado líquido. Este cambio también supone la eliminación del calor.

Ejemplos: Al eliminar el agua o el solvente de una solución, es necesario recuperar esos líquidos, como están en estado de vapor y a temperatura elevada, se les hace enfriar y condensar, en estado líquido se recuperan y ocupan menor volumen.

Licuefacción.- Es el paso del estado gaseoso al líquido. Además de eliminar calor se debe aumentar la presión para conseguir el cambio.

Ejemplos: La obtención de aire líquido o de alguno de sus componentes, nitrógeno y oxígeno, que son gases y se pueden tener en estado líquido.

La temperatura es tan baja (por ejemplo -196ºC) que las propiedades de algunas sustancias cambian espectacularmente: las flores se solidifican y se quiebran, un pollo se endurece de tal forma que puede romperse con un martillo, el mercurio se solidifica, etcétera.

La diferencia entre un vapor y un gas es que el vapor se condensa y el gas se licua.

1.3.1 Puntos de fusión.

Si sacas unos cubitos de hielo del congelador y los colocas en un vaso con un termómetro verás que toman calor del aire de la cocina y aumentan su temperatura. En un principio su temperatura estará cercana a -20 ºC (depende del tipo de congelador) y ascenderá rápidamente hasta 0 ºC, se empezará a formar agua líquida y la temperatura que permanecerá constante hasta que todo el hielo desaparezca.

Igual que en el punto de

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