Fenómenos físicos y químicos: Cambia, todo cambia

Cambia, todo cambia…

Cuando mezclamos dos o más sustancias, puede ocurrir que sus partículas se mezclen entre sí, pero no necesariamente se combinen químicamente, es decir que los átomos que conforman las moléculas siguen manteniendo su organización primitiva, las que tenían antes de que las mezcláramos. En este caso estamos frente a un cambio reversible o cambio físico, por ejemplo una mezcla heterogénea de arena y agua o una mezcla homogénea de sal o azúcar con agua.

Pero se puede dar el caso en que los átomos se reorganicen, obteniendo una nueva o nuevas sustancias con propiedades diferentes, entonces estaremos frente a un cambio irreversible o cambio químico.

Esto nos permitirá conocer mejor el trabajo de algunos cambios e interrelaciones; si comparamos qué le pasa a la arena cuando la echamos en un recipiente con agua y qué le pasa a la sal o azúcar en la misma situación, o cuando analizamos si en determinada cantidad de agua se puede disolver cualquier cantidad de azúcar, o si siempre que mezclemos dos líquidos se ”juntan”.

Comenzaremos trabajando con los cambios físicos o “reversibles”

Los cambios de estado o formas de agregación de la materia

Entre los cambios físicos podemos trabajar con los cambios de estado de la materia:

El vapor del agua necesita para volver a agua líquida solamente que se lo enfríe, es decir que se le debe quitar calor, mientras que para las sustancias que son gases a temperatura ambiente, para pasar a estado líquido no sólo los tendremos que enfriar, sino someterlos a presión, con un valor mayor que la normal.

Tendremos en cuenta que para lograr estos cambios de estado, que no son más que cambios reversibles de la sustancia agua, en algunos casos deberemos agregar calor y en otros quitarlo.

Recordemos:

• El pasaje de agua del estado líquido al estado sólido, se denomina solidificación, en este caso, le quitamos calor, colocándola en el freezer o congelador de la heladera, formándose uno o más cubitos.
• El pasaje de agua del estado líquido al estado de vapor se denomina vaporización y se puede producir por dos mecanismos, el de evaporación y el de ebullición.

El primero es un fenómeno superficial, se produce con las moléculas de agua de la superficie del líquido y a cualquier temperatura; la velocidad de evaporación aumenta a medida que se incrementa la temperatura.

Mientras que la ebullición es un fenómeno que se produce en toda la masa líquida y a una temperatura fija que se denomina punto de ebullición y que en el caso particular del agua equivale a 100ºC, a presión normal o sea 1013 milibares. Para ambos casos es necesario agregar calor.

[pic 1]

En la evaporación la principal fuente de energía es el Sol, mientras que para la ebullición las fuentes de energía pueden ser un mechero, la hornalla de una cocina, etc.

• El pasaje del agua del estado de vapor al estado líquido se denomina condensación; se logra cuando el vapor de agua encuentra superficies frías y se condensa. Este proceso, al contrario del anterior, no requiere  agregar calor sino quitarlo.

• El pasaje del agua del estado sólido al estado líquido se denomina fusión; en este proceso  reversible, basta con dejar un cubito de hielo en un plato a la temperatura ambiente y  veremos como poco a poco “se derrite” y queda al agua líquida. Es un fenómeno dónde se debe agregar calor y, en este caso, es el medio ambiente quien aporta la energía para provocar el cambio de estado.

[pic 2]

Sistemas materiales

Algunos conceptos…

Una sustancia es cualquier tipo de materia cuyas muestras tienen composición química idéntica, y en condiciones iguales, propiedades idénticas. Hablamos entonces de una sustancia pura. Ejemplo, el agua.

Las mezclas son combinaciones de dos o más sustancias puras, en la que cada sustancia tiene su propia composición y propiedades.

Las soluciones y las dispersiones coloidales son parte integrante de los seres vivos y de otros sistemas.  Ejemplos de soluciones: sangre, linfa, aire, etc. Ejemplos de dispersiones: mayonesa, crema, etc.

La diferencia entre las soluciones y las dispersiones coloidales se debe principalmente al tamaño de las moléculas que las constituyen.

Una solución es un sistema homogéneo formado por dos o más sustancias. La sustancia que se encuentra en mayor proporción se llama solvente o disolvente y para las soluciones conocidas y que más abundan en la naturaleza esta sustancia es el agua. La otra sustancia que se encuentra en menor proporción se denomina soluto.

Por lo tanto, una solución es una mezcla uniforme y estable de partículas sumamente pequeñas  (átomos, moléculas, iones) de dos o más sustancias.

Decimos  que la solución es un sistema homogéneo porque en él no  se pueden distinguir los elementos que los componen fácilmente, es entonces una mezcla homogénea.

SOLUTO + SOLVENTE= SOLUCIÓN

Ahora bien, la materia puede encontrase en la naturaleza en tres estados, sólido, líquido o gaseoso. Combinando los tres estados de a dos, podemos encontrar un total de nueve tipos de soluciones:

...