Para comenzar tenemos que tener presente, que las soluciones químicas, sonsustancias homogéneas de manera indistinta en su estado de agregación <sustancias iguales o distintas>. Su principal característica radica en, la concentración de la solución de la cual esta constituidas, las soluciones son dependientes de la concentración, tanto para la física y la química es importante su estudio.
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Podemos observar algunos ejemplos de diferentes soluciones como pueden ser
El oxígeno.
Agua salada.
El gas carbónico.
Nitrógeno de aire.
Como todas aquellas propiedades que tienen diferencias en, el color, sabor, punto de fusión , densidad y ebullición, siempre dependerán de la cantidad con la que se este utilizando cada sustancia diferente.
Cuando la sustancia se presenta con mayor cantidad, recibe el nombre de solvente, en tanto que a menor cantidad se le llamara soluto esto es una sustancia disuelta.
Que es el soluto: el soluto puede ser un solido un liquido, un gas, mientras que el solvente puede verse en el gas, un solido o liquido, cuando vemos al dióxido de carbono, estamos frente a dos elementos, el agua y un gas disuelto en liquido <el agua>.
Las mezclas: las mezclas de gases son soluciones, esto significa que son soluciones verdaderas, las cuales se diferencian de aquellas soluciones coloidales, o bien las suspensiones de partículas del soluto vistas del tamaño molecular, estas están dispersas en moléculas del solvente.
Es posible ver en algunos metales que tienen la propiedad de ser solubles en otro, al estar en estado liquido y logran solidificarse sin perder sus propiedades manteniendo la mezcla de átomos. Pero cuando las mezclas de los metales logran una solidificación, son una solución sólida.
Bien como vimos en el articulo anterior ya podemos entender que ademas de los sistemas heterogéneas y homogéneas, existen otro tipo de propiedades como son las inhomogéneas.
Estas propiedades son muy parecidas a los sistemas heterogéneos, la principal diferencia entre ambos que en este último si hay separación de fases, esto esta dado por la variación gradual que podemos distinguir.
Si tomamos un ejemplo, lo tenemos en la atmósfera sus capas que componen la misma no poseen una separación que llegue o pueda ser observada fácilmente.
Pero sabemos que la composición de gases en ella (atmósfera), tiene una variación lenta muy graduada.
Como vimos en los artículos anteriores lo que realmente diferencia a los tipos de sistemas materiales es las propiedades intensivas.
Si útlizamos el ejemplo de una taza de infusión de un te con azúcar, esto es un sistema homogéneo, ya que posee el mismo color, estado físico, sabor, etc. esto se manifiesta tomando cualquier porción que tomemos para analizar.
Esto nos indica :
Aquellas propiedades intensivas que analizamos son siempre iguales, no importando la porción del sistema que hayamos analizado es por lo tanto que diremos que se trata de un sistema homogéneo.
Ahora bien si en otra oportunidad las propiedades intensivas es diferente en alguna parte que se analiza del sistema, esto nos esta indicando que estamos frente a un sistema heterogéneo.
En un caso que pongamos un vaso de una determinada bebida gaseosa es posible observar que las burbujas y líquido; nos esta manifestando que el sistema al cual estamos presenciando tiene diferentes estados físicos, y esto nos da como resultado que estamos frente a un sistema heterogéneo.
Veamos entonces otra denominación en estos casos, si cada porción de sistema heterogéneo es diferente, a cada diferencia es a lo que llamamos fase.
Todos los sistemas heterogéneos presentan una discontinuidad o lo que podemos llamar superficies de separación entre diferentes fases.
Esto por lo tanto nos esta diciendo que cada fase es un sistema homogéneo ya que tiene propiedades intensivas e identicas en todas y cada una de sus extensiones.
Para comenzar en Química, debemos entender que cada material posee características únicas y particulares las que denominamos propiedades.
El conjunto de propiedades las cuales dependen de la naturaleza del material.
Es entonces que a este tipo de propiedades es las que se llaman propiedades Intensivas, un ejemplo muy común es el color, olor y su estado físico, su conducción eléctrica y la temperatura de ebullición.
También debemos reconocer otro tipo de propiedades que existen las cuales dependen de la cantidad del material, a este tipo de propiedades se les conoce como propiedades Extensivas, si ponemos un ejemplo simple: el volumen, la superficie, la masa,etc.
Cuando utilizamos la palabra materia lo que deseamos decir o mejor dicho referirnos al conjunto de todos los materiales que se pueden encontrar y existen en el universo.
Como ejemplo, tomemos al mar, océanos suelo, plantas y el astro sol e incluso los animales están constituidos por materia.
Cuando se se utiliza la palabra «sistema material» en química nos estamos refiriendo a cualquier parte del Universo que se pueda tomar para ser estudiada.
Dado que los sistemas que se encuentran presentan diferentes características, esto se ira clasificando de modo determinado por estas, es entonces que aquí te encontraras con lo realmente importante, los sistemas homogéneos y heterogéneos
Un sistema por lo general consta con más de uno, o varios materiales.
Es entonces cuando debemos comprender que cada material posee características propias y particulares que se llaman Propiedades, otra palabra que debes anexar a tu diccionario de química.
Entonces lo relevante e importante es que retengas estas palabras y su significado
Siguiendo con el tema anterior, la observación La Ley de la composición constante ( o Ley de las proporciones definidas), dice que la observación de un determinado compuesto puro siempre sera la misma.
Quien propuso primero esta ley fue Joseph Louis Proust, de nacionalidad Francesa Químico (1754 – 1826) .
Esta ley se a conocido por más de 200 años, muchos estudiosos y científicos persisten en la creencia generalizada, una diferencia fundamental entre aquellos compuestos preparados en un laboratorio y aquellos que están en la naturaleza.
Ahora bien un compuesto puro tiene la misma composición y propiedades no importando su origen. Es entonces que al igual que los naturales y los químicos deben usar los mismos elementos y también tienen que operar sujetos a las mismas leyes naturales. Pero es bien determinado que difieren en su grado de pureza, esto dice que tanto entre composición y propiedades entre las sustancian nos indican que los compuestos no son iguales
Hasta el momento se conocen 112 elementos, estos elementos tiene varían en su abundancia, si vemos como ejemplo más del 90% de la corteza terrestre posee tan solo cinco elementos los cuales son, silicio, aluminio, calcio, hierro y oxigeno.
Como contraste tan solo tres elementos (carbono oxígeno e hidrógeno) están en la masa del cuerpo humano por más del 90%.
En la imagen que puedes ver debajo encontraras una tabla donde se listan algunos de los elementos que son más conocidos, estos se encuentran con la abreviaturas químicas (símbolo químico) que son usados.
La tabla periódica es donde podremos encontrar todos los elementos listados correctamente, estos elementos en esta tabla están dispuestos de forma tal que estos se relacionan entre si íntimamente y quedan juntos.
Se puede observar que cada símbolo de cada elemento están conformados por una o dos letras siendo la primera en mayúscula, es muy común que estos nombres provengan del idioma ingles del elemento (véase primer y segunda columna de la tabla), pero otros nombres provienen del Latino griego (tercera columna), es muy importante que todos los estudiantes de química tomen esta tabla como su principal herramienta tanto para poder determinar distintos valores como identificar los elementos, en los que se ha de trabajar.
Los enlaces químicos que se forman cuando los átomos se combinan, es el resultado de cambios en la distribución electrónica.
Podemos mencionar que existen tres tipos fundamentales de enlace.
1. El enlace ionico: este enlace es en el momento que los electrones se transfieren de un tipo de átomo a otro.Los átomos de uno de los elementos de la reacción pierden electrones y es cuando se transforman en iones con carga positiva. Los átomos del otro elemento queda ganando un electrón y se convierte en iones cargados negativamente.
La atracción electrostática (más-menos)es por esto que entre iones con las cargas opuestas los mantiene en un cristal.
2. El enlace covalente: aquí los electrones se comparten pro jamas se transfieren. Viendo un enlace covalente simple se trata de un par de electrones compartidos por los dos átomos (para obtener el octeto) las moléculas están formadas por los átomos enlazados covalentemente entre sí.
3. El enlace metálico: esto se presenta en metales y aleaciones. Aquellos átomos metálicos se encuentran dispuestos en ciertas estructuras tridimensionales. Los electrones que están en el exterior de los átomos se pueden mover e la estructura y es como la mantienen unida.
1.- El átomo en la antigüedad Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía.
Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron: Leucipo Demócrito En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más.
Demócrito llamó a estos trozos átomos («sin división»). La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en:
1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.
2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Empédocles En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego. Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años después en el pensamiento de la humanidad.
1.1.- La teoría atómica de Dalton En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:
1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos. Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:
2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas.
Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.
3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante. De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones: –
Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades. – Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales. – Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.
2.- El átomo es divisible Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por otro, que el átomo era divisible; es decir, que estaba formado por otras partículas fundamentales más pequeñas.
En esta página puedes ver ejemplos sobre fenómenos de electrización. Los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica.
La unidad de carga eléctrica en el SI es el culombio (C). Hay 2 tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se atraen.
La materia es eléctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más cantidad de un tipo que de otro. A finales del siglo XIX y principios del XX, una serie de experimentos permitieron identificar las partículas responsables de la carga negativa (el electrón) y de la carga positiva (el proton). Estos experimentos proporcionaron los datos siguientes sobre la estructura de la materia: –
El átomo contiene partículas materiales subatómicas. – Los electrones tienen carga eléctrica negativa y masa. Cada electrón posee una carga eléctrica elemental. –
Los protones tienen carga eléctrica positiva y mayor masa. – Como el átomo es eléctricamente neutro, hay que suponer que el número de cargas eléctricas negativas (electrones) es igual al número de cargas positivas (protones).
3.- Modelos atómicos En Ciencia, un modelo intenta explicar una teoría mediante una comparación. Un modelo será tanto más perfecto cuanto más claramente explique los hechos experimentales. El modelo es válido mientras explica lo que ocurre en los experimentos; en el momento en que falla, hay que modificarlo.
3.1.- Modelo atómico de Thomson Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico.
Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones (como las pasas en un pudin). Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la formación de iones. –
La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva. – La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.
3.2.- Modelo atómico de Rutherford El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el «Experimento de Rutherford». En esta página puedes ver cómo este experimento ofrecía unos resultados que no podían explicarse con el modelo de átomo que había propuesto Thomson y, por tanto, había que cambiar el modelo.
En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas) procedentes de un material radiactivo y se observaba que: – La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección, como era de esperar. –
Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente. – Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión. Puedes ver el experimento en este vídeo. Aquí tienes otra versión interactiva del mismo experimento. El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que: –
El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi toda la masa. – La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga negativa de los electrones, que están fuera del núcleo. –
El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo. – Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia.
3.3.- Los neutrones La masa de protonesy electrones no coincidía con la masa total del átomo; por tanto, Rutherford supuso que tenía que haber otro tipo de partículas subatómicas en el núcleo de los átomos. Estas partículas fueron descubiertas en 1933 por
J. Chadwick. Al no tener carga eléctrica recibieron el nombre de neutrones. Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.
3.4.- Estructura del átomo Según esto, el átomo quedó constituido así: – Una zona central o NÚCLEO donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y los neutrones. – Una zona externa o CORTEZA donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo. Hay los mismos electrones en la corteza que protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro.
Bien, en química sabemos que cada componente de una mezcla retiene sus propiedades, podemos pensar en como se podría separar sus componentes.
En la imagen de arriba podemos ver con claridad (hierro y oro) esta separación esta echa por un imán el cual atrae las limaduras de hierro dejando atrás las partículas del oro.
Químicamente se puede aprovechar sus diferencias entre metales ya que hay muchos ácidos que disuelven el hierro pero no en oro de este modo se podría usar el método de filtración.
Como método de evaporación podemos poner el ejemplo del agua con la sal al hervir el agua esta se evapora quedando solo la sal.
En la próxima veremos métodos de separación de faces.
