Clasificación de la Materia y Sistemas Materiales
La materia puede estar constituida por diferentes sustancias. Un sistema material es una porción de materia seleccionada para su estudio.
Clasificación Según su Apariencia
Sistemas Materiales Heterogéneos
Presentan aspectos muy distintos y se llaman también mezclas heterogéneas.
Sistemas Materiales Homogéneos
Presentan un aspecto uniforme y se llaman también mezclas homogéneas.
Clasificación Según su Composición
La materia puede estar formada por una sola sustancia o por varias.
Sustancias Puras
Una sustancia pura está formada por un solo componente. A su vez, las sustancias puras pueden ser: sustancias simples y compuestos químicos.
Sustancia Simple
Una sustancia simple está formada por un solo elemento químico.
Compuesto Químico
Un compuesto químico es una sustancia pura formada por dos o más elementos químicos, que solo se pueden separar mediante una reacción química.
En resumen, los sistemas materiales se clasifican en heterogéneos y homogéneos.
Mezclas: Heterogéneas y Homogéneas
Un sistema material heterogéneo es una mezcla de sustancias cuyos componentes no están distribuidos uniformemente y se pueden diferenciar a simple vista.
Propiedades de las Mezclas Heterogéneas
No tienen una composición uniforme.
La distribución de las sustancias que las forman es desigual.
Cada una de las sustancias que las componen conserva sus propiedades.
Los componentes de estas mezclas se separan mediante métodos físicos sencillos que no requieren la utilización de calor o electricidad.
Un sistema material homogéneo presenta una distribución uniforme y posee las mismas propiedades físicas y químicas en todos sus puntos.
Propiedades de las Mezclas Homogéneas
Estas mezclas tienen una composición uniforme.
La distribución de las sustancias que las forman es homogénea.
Poseen propiedades características.
Sus componentes se separan mediante métodos físicos basados en las propiedades de las sustancias que las forman.
Disoluciones y Coloides
Disoluciones
Las disoluciones son mezclas homogéneas y uniformes formadas por varias sustancias puras en proporciones variables.
Cuando se mezclan dos sustancias puras, por ejemplo, sal y agua, una de ellas se integra en la mezcla, que presenta un aspecto homogéneo y uniforme en todas sus partes.
Una disolución está formada por:
El disolvente, que es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad.
El soluto, que es la sustancia que está en menor cantidad y que se disuelve dentro del disolvente.
La mezcla tiene lugar con diferentes proporciones de soluto y disolvente. Ejemplos comunes de disoluciones son el té o el café.
Coloides
Los coloides son un caso especial de disolución. Se distinguen de estas en que sus partículas de soluto se pueden observar con un microscopio.
Las partículas de los coloides son mayores que las de una disolución y menores que las de una mezcla heterogénea.
Generalmente son opacas, aunque algunas son transparentes.
Son ejemplos de coloides la gelatina, la mayonesa, la mantequilla o la sangre.
Tipos de Disoluciones
Disoluciones Líquidas
En las disoluciones líquidas, el disolvente suele ser el agua y el soluto puede ser sólido, líquido o gaseoso.
Agua + Soluto Sólido: Por ejemplo, el agua de mar tiene como soluto diversas sales minerales.
Agua + Soluto Líquido: El alcohol de 96º está formado por alcohol y agua.
Agua + Soluto Gaseoso: El refresco con gas tiene como solutos el dióxido de carbono, los colorantes y los azúcares.
Disoluciones Sólidas
Las disoluciones sólidas son las aleaciones. Por ejemplo, la plata de ley es una mezcla de plata y cobre.
Aleaciones
Las aleaciones son disoluciones sólidas de dos o más sustancias, de las cuales al menos una es un metal.
Se forman fundiendo los metales y dejándolos enfriar.
Tienen propiedades metálicas, alteradas según las cantidades que se mezclan.
Son ejemplos de aleaciones el acero (hierro y carbono), el bronce (cobre y estaño), el latón (cobre y cinc) y el oro blanco (oro y paladio).
Disoluciones Gaseosas
En las disoluciones gaseosas, el disolvente siempre es un gas. Por ejemplo, el aire (nitrógeno, oxígeno y argón) o el aire húmedo (aire y vapor de agua).
Métodos de Separación de Mezclas
Separación de Mezclas Heterogéneas
Para separar mezclas heterogéneas, existen diversos métodos que se basan en las propiedades físicas de las distintas sustancias que las componen.
Métodos Basados en el Tamaño de las Partículas
Tamizado
El tamizado se utiliza para separar mezclas formadas por sustancias sólidas con partículas de distintos tamaños. El tamiz o criba deja pasar las partículas pequeñas e impide el paso de las grandes. Por ejemplo, mediante el tamizado de la grava se separan grava, arena y arcilla.
Filtración
La filtración sirve para separar mezclas formadas por una sustancia sólida y un líquido. Se utiliza un filtro (de papel, tela, etc.) que retiene el sólido y deja pasar el líquido. Por ejemplo, se usa en la separación de una mezcla de arena de playa y agua.
Separación de Mezclas Homogéneas
Para separar mezclas homogéneas, existen diversos métodos basados en las propiedades físicas de las distintas sustancias que las componen.
Métodos Basados en la Diferente Solubilidad
Cristalización
La cristalización se utiliza para obtener un sólido que está disuelto en un líquido, es decir, es el proceso contrario a preparar una disolución. Por ejemplo, en la separación de cristales de sal y agua se procede de esta manera.
Evaporación
La evaporación se emplea para separar un soluto sólido de un disolvente líquido. Generalmente, el disolvente suele ser el agua, que se evapora y, por tanto, no se puede recuperar. Evaporación.
Métodos Basados en la Temperatura de Cambio de Estado
Destilación
La destilación se utiliza para separar una mezcla de dos o más líquidos con temperaturas de ebullición diferentes.
El proceso implica calentar la mezcla hasta que comienza a hervir la sustancia con la temperatura de ebullición menor. El vapor formado se enfría y condensa en un refrigerante o condensador y, a continuación, se recoge en un recipiente.
Una vez separada la primera sustancia, se continúa calentando hasta alcanzar la ebullición de la segunda, repitiéndose el proceso tantas veces como sea necesario.
El Átomo: Estructura y Características
Estructura Interna del Átomo
Todos los átomos presentan una misma estructura interna, formada por:
El Núcleo
Situado en el centro, el núcleo tiene un tamaño muy pequeño comparado con el del átomo en su conjunto. Contiene 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 Zona Externa (Electrones)
La zona externa del átomo es de tamaño mucho mayor que el núcleo. En esa zona, ligados a los orbitales, giran los electrones, partículas cuya masa es tan pequeña que se puede considerar 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, es decir, negativa.
Diferenciación Atómica y Neutralidad
Aunque los átomos compartan una misma estructura, los átomos de cada sustancia simple o elemento son diferentes; es decir, los átomos de oro son distintos a los de la plata y a los de oxígeno. Se diferencian principalmente en el número de protones que contienen.
Los átomos contienen el mismo número de electrones que de protones. Por eso son neutros, es decir, sus cargas positivas y negativas son iguales y se compensan.