diversidad de la materia - demo e-ducativa catedu

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Observando a nuestro alrededor nos cercioramos, con una simple
ojeada, de la variedad y complejidad de la materia. Infinidad de colores,
olores, texturas, brillos, durezas ... colman nuestros sentidos con
tranquila inmediatez. ¿Seremos capaces de atender a cada una de las
variedades de materia que claman nuestra atención?
Si actuamos científicamente, lo primero que tendremos que hacer
es clasificar esa diversidad de materia. Para ello, empezaremos utilizando
las propiedades más simples que nos permiten diferenciar las
distintas sustancias.

~ LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA
La madera es una mezcla, ya que hay
muchos tipos de maderasque presentan
característicasmuy distintas; sin embargo,
el aluminio es un ejemplo de sustancia pura.
Recuerda
Cambio o proceso físico
Un cambio o proceso físico es aquel
en el que, al principio y al final del pro-
ceso, tenemos la misma sustancia, al
contrario que un cambio químico, en
el que la sustancia final es diferente.
.•. Sustancias puras y mezclas
En la unidad anterior, ya consideramos la gran variabilidad de la materia y
dedujimos la necesidad de definir distintas propiedades para diferenciarla.
En esta unidad, vamos a utilizar estas propiedades para clasificar los distintos
materiales que constituyen la materia.
1.1. Sustancias puras
Si observamos el interior de una habitación, podremos distinguir distintos
materiales: la madera de los muebles, la cerámica de algún objeto de adorno,
el vidrio de las ventanas, el marco de aluminio de éstas ... Estas sustancias se
pueden diferenciar entre ellas a partir de sus distintas propiedades físicas:
color, aspecto, textura, brillo, etc., y muchas están formadas, a su vez, por
otras sustancias.
Si nos fijamos en la madera de los muebles y la comparamos con la de los muebles
de otra habitación, posiblemente observemos diferencias. Difícilmente
el color de la madera será el mismo, y quizá en una de las dos haya más vetas
que en la otra. La razón se encuentra en que la madera está constituida, a su
vez, por distintas sustancias. Así pues, la madera es una mezcla de materiales.
En cambio, el aluminio presenta siempre las mismas características. Tiene el
mismo aspecto el del marco de la ventana (si no se le ha dado un determinado
color) que el de las llantas de una bicicleta. La dureza, la maleabilidad, la flexibilidad
y la resistencia de ambos también coincidirán. Por tanto, el aluminio
es una sustancia pura, ya que está formado por un solo tipo de sustancia.
Una sustancia pura es aquella que está formada por un solo tipo de material
y que, por tanto, tiene una composición definida y unas propiedades
características siempre iguales.
Las sustancias puras se clasifican en elementos (los de la tabla periódica) o compuestos
químicos (formados por varios elementos), como verás en la unidad 5.
1.2. Mezclas
48 ~BLOQUE 2 Diversidad y unidad de estructura de la materia
¿Es la leche una sustancia pura? Si nos fijamos sólo en su aspecto, diremos
que sí. Pero si analizamos otras propiedades físicas, como son el color, el olor
o el gusto, y comparamos distintas marcas de leche o diferentes tipos (entera,
desnatada, sin lactosa ... ), llegaremos a la conclusión de que éstas varían.
Deducimos, pues, que no se trata de una sustancia pura, sino de una mezcla.
Una mezcla es la combinación de distintas sustancias de forma que, dependiendo
de la proporción de cada una, tendrá una composición u otra
y sus propiedades variarán según esa composición.
Los componentes de una mezcla se pueden separar mediante procesos físicos;
por ejemplo, el agua del mar es una mezcla de agua y sal. Si calentamos en un
recipiente una muestra de agua de mar hasta llevarla a ebullición, el agua se
vaporizará y la sal quedará en el recipiente. Mediante un cambio físico, hemos
obtenido dos sustancias puras: agua y sal.

1.3. Caracterización de una sustancia pura
Hemos visto cómo fácilmente podíamos reconocer que la madera o la leche
eran mezclas. Pero no siempre es tan sencillo distinguir una sustancia pura
de una mezcla. Para identificar una sustancia pura, aprovecharemos sus propiedades
características; principalmente, tendremos en cuenta:
~ La temperatura de fusión (T¡) Yla de ebullición (Teb)de la sustancia. Cada
sustancia tiene una determinada T¡y y"b' Como la T¡ del fósforo es 44,2 °C,
a esta temperatura, el fósforo pasa de sólido a líquido y, mientras dura el
cambio de estado, la temperatura se mantiene constante. Esta magnitud nos
permite identificar de qué sustancia pura se trata.
Pero si en la muestra de fósforo hay mezclado arsénico (T¡ = 81,7 °C), ya no
es una sustancia pura. Si intentamos fundir la mezcla, observaremos que,
al llegar a la temperatura de 44,2 °C, se volverá líquida sólo parte de ella y
la temperatura no se mantendrá constante, sino que seguirá aumentado.
80~~~~-----------o
70 Hnfo~' s~f~or~o'j---------
~60+-L _
3 50t=:===::;;;;.Q4~4~,2~OC~~~~~
~ 40-t ~
c. 30 ./
E 20+-:..

~ LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA
Para saber más ====n
Efecto Tyndall
Una dispersión se distingue de una
disolución porque la primera pre-
senta cierta turbidez, mientras que la
segunda es transparente. En las dis-
persiones, la luz es reflejada por las
partículas dispersadas, por lo que la
mezcla es translúcida. En cambio, en
una disolución, la luz no es reflejada
porque las partículas son demasiado
pequeñas y pueden atravesar sin nin-
gún problema todo el contenido de
la disolución; por eso, las disolucio-
nes son transparentes. Este fenóme-
no, propio de las dispersiones, recibe
el nombre de efecto Tyndall.
La luz se dispersay se presenta
translúeida.
.•. Tipos de mezclas
Basta una simple ojeada a nuestro alrededor para verificar que abundan más
las mezclas que las sustancias puras. Por ello, vamos a prestar una especial
atención a las primeras.
2.1. Mezclas heterogéneas y homogéneas
Hay dos tipos básicos de mezclas: heterogéneas y homogéneas.
Una mezcla es heterogénea si, al observada a simple vista o bien con un
instrumento óptico sencillo (lupa o lupa binocular), distinguimos fácilmente
sus componentes.
En una mezcla heterogénea, la composición y las propiedades son distintas
dependiendo de la muestra que analicemos. Así, por ejemplo, una pizza es
una muestra clara de mezcla heterogénea en la que podemos distinguir los
diferentes componentes (en este caso, ingredientes) y, según el trozo que
escojamos, tendrá unas características u otras.
Una mezcla es homogénea si, al observada a simple vista o con un instrumento
óptico sencillo (lupa o lupa binocular), es imposible distinguir
sus componentes. Las mezclas homogéneas también reciben el nombre de
disoluciones o soluciones.
En una mezcla homogénea, la composición y las propiedades se mantienen
constantes en toda ella.El vinagre es un ejemplo de mezcla homogénea, pues
no podemos distinguir el agua del ácido acético que contiene o de los taninos
que le dan color y sabor. Cojamos la muestra que cojamos del contenido de
una determinada botella, las características serán las mismas.
Mezclas
heterogéneas
Mezclas
homogéneas
2.2. Dispersiones
50 ~ BLOQUE 2 Diversidad y unidad de estructura de la materia
Existe un tercer tipo de mezclas denominadas dispersiones.
Las dispersiones son mezclas heterogéneas pero con aspecto de homogéneas.
Para distinguidas, es necesario observadas con un microscopio para
diferenciar sus componentes.
Cuando miramos un vaso de leche, nos parece una mezcla homogénea, ya
que no distinguimos sus componentes. Pero si observamos una muestra de
leche al microscopio, apreciaremos gotas de grasa sumergidas en un líquido.
Se trata, pues, de una dispersión.

F
Una dispersión de dos componentes está formada por una fase dispersa
(componente minoritario) y un medio de dispersión (componente mayoritario).
Según el estado de agregación de ambos, la dispersión recibe un
nombre u otro.
--••
1imiiiI~ II
gas
sólido
líquido
sol
sólido
emulsión
sólida o gel
Aspecto Ejemplos
superficie
sólida
coloreada
I
piedras
preciosas
coloreadas
mantequilla,
gelatinoso gelatina
o flan
100I Actividades
4. Clasifica las siguientes mezclas en homogéneas y heterogéneas: agua con sal,
vino, zumo natural de limón, agua con aceite, vinagre, alcohol con agua, in-
fusión de tila, granito, aire, arena.
S. Fíjate en las siguientes dispersiones e indica en cada caso de qué tipo se trata
(sol sólido, gel, espuma sólida, suspensión coloidal, emulsión, espuma, aero-
solo aerosol líquido): colonia procedente de un pulverizador, merengue, ge-
latina de fresa, ágata (gema), pintura, mayonesa, espuma de café, humo.
6. Lee las etiquetas de varias conservas que tengas en casa y haz una lista de los
emulsionantes que aparecen. ¿Cuáles se repiten con más frecuencia? Busca in-
formación sobre los emulsionantes más utilizados en la industria alimentaria.
Para saber más
Tipos de mezclas ~
gas
espuma
sólida
pequeñas
burbujas
atrapadas
en un sólido
piedra
pómez,
merengue
los emulsionantes
Las emulsiones, dispersiones de líquido
en líquido, pueden ser ines-
sólido
solo
suspensión
coloidal
líquido
turbio
harina en
agua, pinturas,
aguasturbias
de un río
tables, como la mezcla de agua y
aceite (que al cabo de un rato se
separan), o estables, si se les aña-
de un emulsionante. La función del
líquido emulsión
gas espuma
sólido aerosol
partículas en
suspensión
en un gas
líquido
aerosol
líquido
líquido que
contiene mayonesa,
emulsionante
permanente
es mantener
la unión entre
de forma
los compequeñas
gotas leche ponentes de la emulsión. En la rnade
otro líquido yonesa, el emulsionante es una sustancia
que se encuentra en la yema
pequeñas cerveza, del huevo.
burbujas nata batida,
atrapadas espuma Las conservas de tomate o de salsas
en un líquido de jabón de diferentes tipos contienen emulsionantes
que permiten mantener la
gotas de
líquido en
un gas
humo,
polvo
niebla,
nubes
Conéctate
, '1l ¿Cuál es el componente
~
del
huevo que actúa como emul-
sionante? Descúbrelo conec-
tándote a la siguiente página
web: http://ciencianet.com/
mayonesa.html
"" ~
dispersión durante largo tiempo.
.•.
En la mayonesa,la yema de huevo
actúa como emulsionante. Las
conservasindustriales contienen
gran cantidad de emulsionantes para
conservar suspropiedades iniciales.
Se reconocen en las etiquetas porque
empiezan por E4.
Diversidad y unidad de estructura de la materia BLOQUE 2 ~ 51

4: LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA
• Disoluciones. Solubilidad
Las mezclas homogéneas, llamadas también disoluciones o soluciones, son
muy importantes tanto en nuestra vida cotidiana como en el mundo de
la industria.
3.1. Componentes de una disolución
En una disolución de dos o más componentes se distinguen los siguientes
elementos:
o El soluto: componente o componentes que se encuentran en menor proporción.
o El disolvente: componente que se encuentra en mayor proporción.
Así, en una disolución de sal en agua, el soluto será la sal y el disolvente será
el agua. En la siguiente tabla puedes observar diferentes tipos de disoluciones
en las que soluto y disolvente se encuentran en distintos estados físicos:
Tipo de
disolución
52 ~ BLOQUE 2 Diversidad y unidad de estructura de la materia
Disolvente Soluto Ejemplos
sólido sólido aleaciones
sólido suero fisiológico
líqtlido líquido bebidas alcohólicas
gas bebidas con gas
gaseosa gas
gas aire
..
¡~ .~~
/
'i1$f
í"
'~
,
...., l~
I
En esta unidad trabajaremos, sobre todo, con disoluciones líquidas con el
soluto sólido o líquido. En la mayoría de las disoluciones, el disolvente es
agua, y en este caso son disoluciones acuosas.

3.2. Solubilidad
Para explicar de qué se trata la solubilidad, partiremos de un ejemplo muy
habitual: si vamos añadiendo sal a un determinado volumen de agua, ésta se irá
disolviendo de forma casi inmediata. Si alargamos el proceso, observaremos
que cada vez costará más disolver la sal, hasta que llegará un momento en el que
ya no se podrá disolver más cantidad. Toda la sal que vayamos añadiendo
quedará en el fondo del recipiente.
Una disolución está saturada cuando ya no cabe más soluto en el disolvente.
Para medir la cantidad de soluto que admite un disolvente, utilizamos una
magnitud llamada solubilidad.
La solubilidad de un soluto en un disolvente es la cantidad máxima de
aquel soluto que podemos disolver en una determinada cantidad de ese
disolvente a una temperatura concreta.
Normalmente, la solubilidad se expresa en gramos de soluto por cada cien
gramos de disolvente. Así, que la solubilidad del nitrato de potasio (KN0 3 )
en agua a 25°C sea de 40 g/ 100 g de agua significa que en 100 g de agua a
esa temperatura van a caber 40 g de nitrato de potasio.
Si añadimos una cantidad de soluto superior a la correspondiente a la solubilidad,
tendremos una disolución sobresaturada.
Sustancias insolubles e inmiscibles
Cuando la solubilidad de una determinada sustancia en un determinado
disolvente es muy pequeña, decimos que aquella sustancia es insoluble en
aquel disolvente.
Por ejemplo, como la solubilidad del cloruro de plata en agua es de 1,81 mg/L,
podemos afirmar que la plata es insoluble.
Si se trata de dos líquidos que no se pueden disolver entre ellos, se trata de
líquidos inmiscibles.
El agua y el aceite son dos líquidos inmiscibles, pues, al mezclarlos, no se
disuelven, sino que se presentan en dos capas muy diferenciadas.
3.3. Factores de los que depende la solubilidad
La solubilidad de una sustancia depende básicamente de la naturaleza de la
propia sustancia, de la del disolvente y también de la temperatura.
Normalmente, la solubilidad aumenta con la temperatura. Así, si tenemos una
disolución saturada de agua con nitrato de potasio (KN0 3 ) y la calentamos,
observaremos que, al cabo de un tiempo, la disolución admite más soluto.
Otro ejemplo es el cacao que añadimos a la leche y que se disuelve más fácilmente
con la leche caliente que fría.
Disoluciones. Solubilidad

~ LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA
Cuando un soluto se disuelve en un
disolvente, las partículas del primero
rellenan los espacios vacíos que dejan
los corpúsculos del segundo.
solución acuosa de KN0 3 a 20°C
r¡
:1
11 200
O molécula de agua
molécula de nitrato
potásico (KNOJ
Nota: el número de
moléculas dibujadas es
proporcional a la masa.
Para interpretar este fenómeno, podemos utilizar la teoría cinética:
A una temperatura determinada, una
disolución estará saturada cuando ya no
quepan más partículas de soluto entre los
espacios vacíos del disolvente.
Si la temperatura aumenta, las partículas
del disolvente se agitarán más y dejarán más
espacios vacíos entre ellas. Así, el soluto
tiene más espacios para rellenar.
solución saturada a 20°C añadimos soluto---. solución saturada a 85°C
y calor
3.4. Curvas de solubilidad
En general, la solubilidad no varía de una forma lineal con la temperatura.
Por eso, para conocer cómo se comporta un soluto a una determinada temperatura,
utilizamos las curvas de solubilidad.
Fíjate en el siguiente gráfico, en el que están representadas las curvas de distintas
sales. Observa que la solubilidad del cloruro de sodio o sal común
(NaCl) casi no varía con la temperatura. En cambio, la solubilidad del nitrato
de potasio varía muchísimo con la temperatura, pasando de ser 31 g/ 100 g
de H 20 a 20°C a 185 g/ 100 g de H 20 a 85 -c.
o Cualquier punto por debajo de una curva de solubilidad corresponde a
una situación en la que la disolución no está saturada.
o Un punto por encima de la curva de solubilidad corresponde a un punto
en el que la disolución está sobresaturada.
o Los puntos sobre la misma curva representan disoluciones saturadas.
200
ro 180
:::o
Ol
al
Q) 160
'O
Ol
o 140
o

~Ejemplo
Fíjate en la curva de solubilidad del sulfato de cobre (11)pentahidratado
del gráfico de la derecha:
a) ¿Cuál es la solubilidad del sulfato de cobre a 20 De?
Nos situamos en el eje de abscisas (en el que está representada la tem-
peratura) en el punto que corresponde a T = 20 De. Trazamos una línea
vertical hasta llegar a la curva de solubilidad. A partir de este punto,
trazamos una línea horizontal hasta llegar al eje de ordenadas y leemos
el valor de la solubilidad que corresponde a 21 g de CuS04.5H 2 0 en
100 g de H 2 0.
b) ¿Ya 40 De? ¿Ya 60 De?
Si procedemos de la misma forma:
• Solubilidad a 40 DC = 33 g de CuS0 4.5H 2 0 en 100 g de H20.
• Solubilidad a 60 DC = 49 g de CuS04.5H20 en 100 g de H20.
e) ¿Esposible disolver 30 g de CuS0 4.5H 2 0 en 100 g de H 2 0 a una temperatura de
25 DC?
Observando la curva de solubilidad, vemos que a 25 DC 100 g de agua sólo admiten
23 g de CuS0 4.5H 2 0. Por lo tanto, no podremos disolver todo el soluto. Quedarán
30 g - 23 g = 7 g de CuS0 4.5H 2 0 sin disolver.
Disoluciones. Solubilidad ~
curva de solubilidad del sulfato de cobre (11)pentahidratado
80
q, 70
:I:
u¡ C\l 60
0::1
cg g> 50
0(1)
_"O
~ t¡)40
"00
C\l o 30
~';;
:c (1)20
::1
'O V) 10
d) ¿Qué cantidad de CuS0 4.5H 2 0 podremos disolver en 50 g de H 2 0 para obtener
una disolución saturada a 30 De?
Si observamos la curva, vemos que a 30 DC 100 g de agua admiten como máximo
24 g de CuS0 4.5 H 2 0. Por lo tanto, en 50 g de agua podremos disolver 12 g de
sulfato.
0 Actividades
7. La siguiente tabla muestra la solubilidad del nitrato de potasio (KN0 3 ) a diferentes
temperaturas:
Solubilidad
(g KN0 3 / 100 g de H 20)
20 30 40 50
30
44 60 80
a) Representa la curva de solubilidad correspondiente al KN03.
b) A partir de la curva que has representado, indica si a 30 DC las siguientes
disoluciones están saturadas o no, o si están sobresaturadas:
o 30 g de KN0 3 en 100 g de Hp
044 g de KN0 3 en 100 g de H 2 0
050 g de KN0 3 en 100 g de H20
8. A partir de la curva de solubilidad del gráfico de la página 54, correspondiente
al nitrato de plomo (Pb(N0 3 )2)' contesta a las siguientes preguntas:
a) ¿Cuál es la solubilidad del nitrato de plomo a 20 DC? ¿Ya 40 De? ¿Ya 60 De?
b) Si preparamos una disolución de nitrato de plomo en 100 g de agua a 30 DC,
¿qué cantidad de soluto será necesaria para que la disolución esté saturada?
e) ¿Qué cantidad de nitrato de plomo quedará en el fondo del recipiente si
preparamos una disolución con 100 g de nitrato de plomo en 100 g de H 2 0
a 60 De?
60
104
1 ••••••••
¡....o-
~ """ .---
/
~/
./ ,
... V
o o 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
temperatura (0C)
...
Si preparamos una disolución sobresaturada
de sulfato de cobre, la calentamos y la
dejamos enfriar lentamente, obtendremos
cristales de sulfato.
Diversidad y unidad de estructura de la materia BLOQUE 2 ~ 55

~. LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA
La concentración de las disoluciones
es esencial para la eficacia de algunos
productos como los quitamanchas
o las lejías.
• Concentración de una disolución
A menudo es necesario conocer cuál es la proporción del soluto respecto del
disolvente en una determinada disolución. Una disolución con poco soluto
puede no ser eficaz para un cierto proceso; por ejemplo, si hay poca can-
------,.
PREPARADO CON LEJIA PERFUMADA
NO APTAPARA LA DESINFECCIÓN DEL AGUA DE
II¡lOdOritode SOOio.solución de 40 gramos de cloro aclivo porlitro, ala sal'
r PRECAUCIONES
u:
COMPOSICION: l.
lejía Denssa Hogar
Perfume Marsella
[ROSKI contiene entre
otros ingredientes:
menos del 5% de
blanQueantes cklrados
(expresados como
hípoclorito sédico).
Tensioadivos
An¡ónicos. También:
Perfumes
4.1. Concentración de una disolución
tidad de hipoclorito sódico en
una lejía, será insuficiente para
la desinfección de un inodoro.
Por otro lado, una cantidad demasiado
elevada de soluto puede
ser perjudicial para el objetivo
por el que se ha elaborado
la disolución; así, un detergente
quitamanchas con demasiada
agua oxigenada podría llegar a
quemar la ropa.
Llamamos concentración de una disolución a la relación que existe
entre la cantidad de soluto que hay en una determinada cantidad de
disolvente.
~ Cuando la concentración es elevada, significa que la cantidad de soluto es
considerable y entonces la disolución está concentrada.
~ Si la concentración es baja, la disolución está diluida.
Hay distintas maneras de expresar la concentración. En esta unidad, utilizaremos
tres formas: concentración en masa, porcentaj~ en masa y porcentaje
en volumen.
4.2. Concentración en masa
La concentración en masa indica los gramos de soluto que hay en un litro
de disolución.
Se calcula aplicando la fórmula:
56 ~ BLOQUE 2 Diversidad y unidad de estructura de la materia
. , masa de soluto
concentración en masa = e = ---------volumen
de disolución
g de soluto
L de disolución
Las unidades más habituales son g/L, aunque, si utilizamos las unidades del
SI, la concentración se indicará en kg/m":
~ Si una disolución de sal en agua tiene una concentración de 20 g/L, significa
que en cada L de esa disolución hay 20 g de sal.
~ Si el volumen de la disolución es sólo de 0,5 L, la cantidad de soluto será
de 10 g, pero la concentración seguirá siendo de 20 giL, ya que la proporción
entre soluto y disolvente es la misma.

~Ejemplo
Preparamos una disolución con 15 g de azúcar en 100 mL de agua. ¿Cuál es la concentración en
masa de la disolución?
Datos: masa de soluto = 15 g
volumen de disolución = 100 mL = 0,1 L
e = masa de soluto
volumen de disolución
Resultado: la concentración es de 150 giL.
4.3. Porcentaje en masa
15 g de azúcar = 150 /L
0,1 L de disolución g
El porcentaje en masa indica los gramos o kilogramos (g o kg) de soluto
que hay en 100 gramos (o kg) de disolución.
Se calcula aplicando la fórmula:
masa de soluto
% en masa de soluto = % = = X 100
m masa de disolución
Las masas se pueden expresar tanto en g como en kg; lo único que hay que
tener en cuenta es que las unidades de masa del soluto y las de la disolución
sean las mismas para poderlas anular, ya que un porcentaje no tiene unidades.
~Ejemplo
Preparamos una disolución con 25 g de sal en 175 g de agua. ¿Cuál es el porcentaje en masa
de la disolución?
Datos: masa de soluto = 25 g de sal
masa de disolución = 25 g de sal + 175 g de agua = 200 g de disolución
% = masadesoluto xl00= 25gdesal xl00=125%
m masa de disolución 200 g de disolución '
Resultado: el porcentaje en masa es del 12,5 %.
4.4. Porcentaje en volumen
El porcentaje en volumen indica los litros o mililitros (L o mL) de soluto
que hay en 100 litros (o mL) de disolución.
Se calcula aplicando la fórmula:
volumen de soluto
% en volumen de soluto = % = = x 100
m volumen de disolución
Los volúmenes se pueden expresar tanto en mL como en L;lo único que hay que
tener en cuenta es que las unidades de volumen del soluto y las de la disolución
sean las mismas para poderlas anular, ya que un porcentaje no tiene unidades.
Concentración de una disolución ~
Diversidad y unidad de estructura de la materia BLOQUE 2 ~ 57

• Separación de mezclas
Recuerda que definimos la mezcla como una sustancia que se puede separar
en sus componentes de forma sencilla mediante procesos físicos. Esto es lo
que aprovechan las técnicas de separación de mezclas.
5.1. Mezclas homogéneas
Disolución de un sólido o sólidos en un líquido
i> Evaporación. Consiste en calentar
la disolución en una cápsula de
porcelana. Entonces comenzará a
evaporarse, de forma que en la cáp-
sula quedará el sólido; por ejemplo,
agua y sal.
i> Cristalización. Se utiliza cuando se
quiere obtener un sólido muy pu-
ro. Se deja evaporar la disolución
en un cristalizador y a temperatura
ambiente. De este modo, aumenta
la concentración y se satura la di-
solución empezando a precipitar el
sólido. Pero, como es un proceso
lento, da tiempo a que las partícu-
las de sólido se ordenen y formen
cristales; por ej=rnplo, agua y suIfato
de cobre.
Disolución de varios líquidos
i> Destilación fraccionada. Paraseparar una disolución de dos líqui-
dos, se utiliza la destilación simple si ambos tienen temperaturas
de ebullición lo suficientemente diferenciadas como para que,
cuando el segundo se empiece a evaporar, el primero ya se haya
evaporado completamente. Si las temperaturas de ebullición son
muy cercanas, se emplea la destilación fraccionada. Esta técnica
añade una columna de fraccionamiento que hace que los líqui-
dos se condensen antes de entrar en el refrigerante. La columna
se va calentando hasta que llega a la temperatura de ebullición
del primero. Entonces, éste se evapora nuevamente y destila; por
ejemplo, alcohol yagua.
disolución
acuosa de
alcohol
papel de filtro
mancha de tinta
i> Cromatografía. Es una técnica
que aprovecha la diferente movi-
columna de
fraccionamiento
Separación de mezclas ~
i> Destilación simple. Se utiliza cuando interesa re-
cuperar el disolvente líquido. Para ello, se intro-
duce la mezcla en el matraz del equipo de des-
tilación y se calienta. El disolvente se evaporará
cuando llegue a su temperatura de ebullición y
ascenderá por el cuello del matraz, entrará en
la boca del refrigerante, donde se condensará, y
finalmente se recogerá con un vaso de precipita-
dos; por ejemplo, agua y dicromato de potasio.
lidad que tienen los componentes de una mezcla líquida a través de un soporte, como puede
ser un papel de filtro, cuando son impulsados por un disolvente. Así, si queremos separar los
distintos pigmentos que componen una tinta de un determinado color, podemos marcar una
mancha de esta tinta cerca del extremo de una tira de papel de filtro y sumergirlo en alcohol,
pero sin que éste llegue a mojar la mancha. El alcohol irá ascendiendo por el papel y se llevará
primero aquellos componentes de la tinta con los que es más afín. De esta forma, los distintos
componentes quedarán separados.
I~IActividades
13. ¿Qué diferencia hay entre la destilación simple y la destilación fraccionada?
Diversidad y unidad de estructura de la materia BLOQUE 2 ~ 59

Centrifugación. En algunos casos puede sustituir a la filtración.
Se utiliza un aparato, llamado centrifugadora, que hace girar
unos tubos de vidrio, dispuestos de forma horizontal o inclinada,
en los que previamente se ha repartido la mezcla. Al girar, el sólido
es impulsado hasta el fondo del tubo. Después, se puede separar
fácilmente por decantación.
MEZCLA DE LíQUIDOS INMISCIBLES
MEZCLA DE UN SÓLIDO (O VARIOS) EN UN LíQUIDO
Separación de mezclas .~
Decantación simple. Dejamos reposar la mezcla para
que todo el sólido se deposite en el fondo del recipiente
(sedimente). Inclinamos el recipiente y vertemos el líquido
en otro recipiente con cuidado de que no caiga ninguna
parte de sólido; por ejemplo, arena yagua.
(/",¡
U- ) /
Filtración. Cuando el sólido no es lo suficientemente
f
grande como para sedimentar, se utiliza la filtración.
Para ello, es necesario un embudo y un papel de
filtro. El papel de filtro realiza la misma función que
un tamiz, pero tiene los poros más pequeños. ::::;z:~~=:::¡¡.
El filtro dejará pasar el líquido (filtrado) y encima
del embudo quedará el sólido (residuo); por ejemplo,
harina yagua.
Decantación con embudo de decantación. Para la separación de
dos líquidos inmiscibles, se utiliza el embudo de decantación. Se añade
la mezcla al embudo y se deja reposar hasta que los líquidos se separen
formando dos capas bien diferenciadas. Entonces se abre la llave y se deja
pasar el contenido del primer líquido, el más denso. Se cierra la llave antes.
de que empiece a caer el segundo líquido; por ejemplo, agua y aceite.
n
'~
=.
/ I
( I
\ /
\ /
'\ '
. ¡
~
Diversidad y unidad de estructura de la materia BLOQUE 2 ~ 61

~ LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA
aguas continentales
3. Decantación
El agua reposa en unas piscinas,
donde tiene lugar una primera decantación
en la que se eliminan fangos, arenas y gravas.
5. Procesos
químicos
aire
líquido
-200°C
-.~~~tl'
r,:::.===~nitrógeno
(gas)
-194°C
-186 °C argón
(gas)
-183°C
oxígeno
~;:;:::==:!~(líquido)
• Aplicación de las técnicas
de separación
Nuestra sociedad utiliza constantemente las técnicas de separación para obtener
los productos y elementos necesarios para nuestro bienestar. Veamos
algunos ejemplos.
6.1. Técnicas de separación en las potabilizadoras
1. Tamizado
El agua residual fluye a través
de unas rejas, donde se eliminan
los sólidos más grandes.
2. Floculación
Adición de sustancias químicas o de microorganismos:
las partículas en suspensión se juntan y pesan más, con
lo que sedimentan.
4. Filtración
y decantación
El agua reposa
en unos nuevos
I IIIIIIIIIIJdepósitos, donde
tienen lugar
la filtración y la
decantación
secundaria.
7. Distribución
y consumo
6.2. Destilación fraccionada de los componentes del aire
Los gases que componen el aire son de gran utilidad y su obtención no es costosa.
Para ello, se utiliza la destilación fraccionada del aire líquido. En este proceso,
el aire es comprimido y enfriado hasta que se licua. Luego se vuelve a calentar y
se introduce en una columna de fraccionamiento donde, a -194°C empezará a
hervir el nitrógeno. Éste ascenderá y, como la parte superior de la columna está
a menor temperatura, el nitrógeno volverá a condensarse y podrá ser recogido.
A -186°C se evaporará el argón y a -183°C hará lo mismo el oxígeno.
••~c . id d
V unosi a es
Elalambique más antiguo
Los sistemas de desti lación actuales derivan de un
antiguo aparato de destilación denominado alambique.
El primer alambique fue construido por [abir
ibn Hayyan (721 d.C.), un alquimista árabe que re-
volucionó la química existente en aquel momento
con su afán de uti Iizar el método científico. El uso
del alambique estaba relacionado con la obtención
de alcohol para aplicación médica.
62 ~ BLOQUE 2 Diversidad y unidad de estructura de la materia

6.3. Diagramas de separación
Cuando tenemos que separar una mezcla, puede suceder que debamos utilizar
varias técnicas de separación. Por ello, y para que quede claro el orden en
que se deben suceder, se utilizan los diagramas de separación. Éstos indican
la técnica correcta que se debe seguir y qué se separa en cada caso.
~Ejemplo
Queremos separar una mezcla formada por sal, hierro y arena.
El siguiente diagrama de separación indica
cómo deberías proceder para conseguirlo.
sal, hierro
y arena
oCuriosidades
Los desiertos de sal
La evaporación total del agua en la-
gos continentales puede dar lugar
a desiertos de sal. El mayor desier-
to de sal del mundo se encuentra
en Bolivia, el salar de Uyuni, de
12000 km", formado a partir de la
evaporación del lago Ballivián.
Contiene 11 capas de sal y tiene un
total de 120 m de profundidad.
sal y arena
IPI Practica
Aplicación de las técnicas de separación ~
agua y sal
arena J
• a
vaporización
Mezcla cítrica
2. Prepara un zumo de naranja y déjalo reposar durante una hora. ¿De qué tipo
de mezcla se trata? Fíltralo con un colador y vuelve a dejarlo reposar. ¿Qué dos
tipos de sustancias observas ahora? ¿Con qué técnica las podrías separar?
Extracción de la clorofila
3. La clorofila es el pigmento que da color verde a las hojas. Esfácil extraerla, ya
que es soluble en alcohol. Así pues, coge una hoja verde de una planta, pero
procura que no sea muy brillante, ya que esto significa que la hoja posee una
capa de protección (cera) bastante gruesa que dificultará la extracción. Las
hojas de espinacas resultan ideales.
Pon la hoja en alcohol y espera. Si quieres acelerar el proceso, puedes triturar la
hoja y machacarla con la ayuda de un mortero. También puedes calentar la mez-
cla de alcohol y hoja, pero, ¡atención!, hazlo al baño María, ya que el alcohol es
inflamable.
1001 Actividades
14. Copia en tu cuaderno el siguiente cuadro, que relaciona cada técnica de separación con la propiedad en la que está
basada, y complétalo. Fíjate en el ejemplo.
Técnica
extracción con un disolvente
tamizado
cristalización
sublimación
Propiedad
distinta solubilidad en un disolvente u otro
distinto punto de ebullición
capacidad de ser atraídos por un imán
decantación
15. Utiliza un diagrama de separación para indicar cómo separarías los componentes de las siguientes mezclas:
a) arena y sal b) grava, arena y harina e) limaduras de hierro, harina, yodo yagua
Diversidad y unidad de estructura de la materia BLOQUE 2 ~ 63

6 __-
~
_
~~~~~~~~~~~------------------------
Sustancias puras y mezclas
• Escribe en tu cuaderno qué tipo de mezclas constituyen
las siguientes sustancias: poliestireno expandido
(porexpán o corcho blanco), helado de nata con nue-
1:Observa la etiqueta de una botella
de agua.
a) ¿Podemos asegurar que el
agua que bebemos es agua
pura? Razona tu respuesta.
b) ¿Qué tipo de sales son más
abundantes en el agua embotellada?
e) Las personas que necesitan
una dieta pobre en sodio,
¿qué tipo de anomalía vascular padecen?
el) Observa la etiqueta de una botella de agua que
tengas en casa. ¿Tiene la misma composición?
Relaciona este hecho con los diferentes sabores
que puede tener el agua.
'COMPOSICIÓN
QUiMICA [en mg/IJ:
Bimbonatos(HCOJ):
U96¡ C1Ofuros (O):
S96;SulfatoslS04):54;
Calcio (Ca): ss; Sodio
fHa): 1.138: AIior{FJ:
7.1: Nitralos:(ND3):o.
tAnalisispracticado
¡x:rriI.ab.Df,ClIMrRodis
Barctlona. Mayo de
1998. Sparkling
Minual Wattr'
Porsu alto contmido
mftúortSttagual'lO
drb(sef utilizada de
forma permanente
por los niños
durante los ptriodos
dtdentitión.
AGUA
2:Explica, con tus propias palabras, la diferencia entre
una sustancia pura y una mezcla. Utiliza como
ejemplos el sulfuro hierro (FeS,sustancia pura) y una
mezcla de limaduras de hierro con azufre en polvo.
3 _-
• De los siguientes gráficos, en los que se muestra
la evolución de la temperatura con el tiempo, uno
corresponde a una mezcla de sal y azúcar y el otro,
a agua destilada. Indica cuál es cada uno y justifica
tu respuesta.
T
gráfico A gráfico B
4 _-
• Clasifica las siguientes sustancias en puras o mezclas:
sal, azúcar, agua del grifo, agua destilada, latón,
carbón, carbono, tierra, hidróxido de potasio,
disolución de hidróxido de potasio.
_ Tipos de mezclas
S-- • Clasifica las siguientes sustancias en mezclas homogéneas
y en mezclas heterogéneas: agua de mar,
agua del grifo, agua con aceite, madera, perfume,
sopa con pasta, acero, sal y vinagre.
66 ~BLOQUE 2 Diversidad y unidad de estructura de la materia
T
ces, margarina, baño de burbujas, caramelo líquido,
batido, barro, esponja, vinagre, mousse de limón,
agua turbia del río, crema antiarrugas, sangre, humo.
El porexpán, las burbujas
de jabón o un batido
constituyen distintos
tipos de mezclas.
_ Disoluciones. Solubilidad
7 _-
• Completa las siguientes oraciones en tu cuaderno:
a) Una disolución acuosa, a 20°C, está cuando
la cantidad de soluto es igual a la solubilidad de
éste en agua a esa misma temperatura.
b) Una disolución acuosa, a 20°C, está cuando
la cantidad de soluto es superior a la solubilidad
de éste en agua a esa misma temperatura.
e) Una disolución acuosa, a 20°C, está _ cuando
la cantidad de soluto es inferior a la solubilidad
de éste en agua a esa misma temperatura.
el) Dos líquidos son _ entre ellos cuando no se
pueden disolver el uno en el otro.
8 _-
• Utiliza los datos de la siguiente tabla para representar
las curvas de solubilidad del clorato de potasio
(KCI03 ) y las del cloruro sódico (NaCl) en un mismo
gráfico:
Temperatura
(DC)
10
30
50
70
90
Solubilidad
(g por 100 9 de
agua) KCI0 3
5,1
10,1
18,5
30,2
46,0
Solubilidad
(g por 100 9 de
agua) NaCI
35,8
36,2
36,8
37,6
38,6
a) ¿Encuántos gramos incrementa la solubilidad del
cloruro de potasio al aumentar la temperatura
desde 10°C hasta 90 0c? ¿Y el cloruro sódico?
b) ¿A qué temperatura el clorato de potasio y el
cloruro sódico tienen la misma solubilidad?
e) Sugiere un proceso para obtener clorato de potasio
puro a partir de una muestra que está contaminada
con una pequeña cantidad de cloruro
de sodio.

9 _-
, Explica por qué el agua sola es incapaz de eliminar
una mancha de aceite de la ropa, pero el
alcohol sí puede. En tu explicación debes usar la
palabra inmiscible.
10--- , Preparamos una disolución de clorato sódico,
NaCI03 , disolviendo 120 g de esta sal en 100 g
de agua a 50°C. Con la ayuda del gráfico de la
página 54, responde a las siguientes cuestiones:
a) ¿Estásaturada la disolución?
b) ¿Cuántos gramos de clorato sódico precipitarán
(quedarán en el fondo del recipiente) si
enfriamos la disolución hasta una temperatura
de 20°C?
_ Concentración de una disolución
11,-~n oceanólogo tiene tres muestras de agua procedentes
de diferentes mares (mar Mediterráneo,
océano Polar Ártico y mar Muerto), pero
descuidadamente las ha mezclado y desconoce
su origen. Para resolver la duda, decide coger
medio litro de cada una de las aguas y Ilevarlo a
evaporación. Una vez seca la sal, mide su masa
y obtiene los siguientes resultados:
19
2 15
3 150
~ Ayúdalo a completar la tabla teniendo en cuenta
que la media de salinidad en los mares es de
35 giL, pero que el mar Mediterráneo es un poco
más salado de lo normal, el Ártico lo es menos y
el mar Muerto es extremadamente salado.
12,-;Cuántos gramos de yoduro de potasio (KI) serán
necesarios para preparar 2 L de disolución de
concentración 15 giL?
13,- ¿Cuál es el porcentaje en masa de una solución
preparada con 50 g de KCI (cloruro de potasio) y
800 g de agua? ¿Cuál es el porcentaje en volumen
de una solución preparada coñ 5 L de alcohol en
--
25 L de agua?
14, Un comprimido de 1,4 g de un analgésico contiene
650 mg de paracetamol y el resto es excipiente
(básicamente, celulosa en polvo y almidón de
maíz). Calcula el porcentaje en masa de cada uno
de los dos principales componentes.
la diversidad de la materia ~
15,-:1 suero fisiológico es una disolución de cloruro
sódico en agua de concentración 0,9 % en masa
que se puede utilizar para lavar los ojos irritados
o para humedecer la nariz reseca. ¿Qué masa de
cloruro sódico deberemos utilizar para preparar
1 L de disolución?
16,-~i disolvemos 3 mL de ácido acético en 100 L de
agua para obtener vinagre, ¿cuál será la concentración
en porcentaje en volumen de éste?
17,-~n zumo de naranja contiene un 12 % en volumen
de zumo natural y el resto es agua. ¿Cuántos mL de
zumo natural habrá en un envase de 333 mL?
_Separación de mezclas
18,-~ndica en cada caso cuál es la mejor técnica para
realizar cada una de las separaciones propuestas.
Señala también el material necesario para efectuar
dicha técnica.
a) sal y arena
b) yodo y arena
e) azufre y sal
el) agua y alcohol
e) hierro y azufre
19,-~ealiza un dibujo que ilustre los siguientes procesos
de separación:
a) filtración de harina yagua
b) decantación de aceite yagua en un embudo
de decantación
e) extracción de la clorofila de una hoja
_Aplicación de las técnicas de separación
20,-~epresenta, con la ayuda de un diagrama de se-
paración, un proceso para separar las siguientes
mezclas (ten en cuenta que se quiere recuperar
los componentes completamente aislados):
a) gasolina, sal común yagua
b) hierro, sal y azufre (éste no se disuelve en agua)
e) acetona, arena yagua
d) sulfato de cobre (soluble en agua), ácido benzoico
(soluble en agua caliente) y sulfato de
bario (insoluble en agua)
_ Actividades globales
21 ,-Incluye en tu glosario los conceptos más importan-
tes de esta unidad, y añade los que creas convenientes
o te indique tu profesor o profesora: sustancia
pura, mezcla, mezcla heterogénea, mezcla
homogénea, dispersión, disolución, so/ubilidad,
concentración de una disolución, técnicas de separación
de mezclas, diagramas de separación.
Diversidad y unidad de estructura de la materia BLOQUE 2 ~ 67