MÉTODOS DE SEPARACIÓN EN MEZCLAS HOMOGÉNEAS

CRISTALIZACIÓN

Consiste en la separación de un sólido soluble en un líquido,por ejemplo, si queremos separar la sal del agua de mar.Hay que hacer que el disolvente, es decir ,el agua evapore y las partículas de sólido puedan unirse de manera ordenada, formando cristales.Para facilitar la evaporación se usa un recipiente que tenga una gran superficie: son los llamados cristalizadores, recipientes muy ancho y poca altura.

En este vído vas a ver como se hace la cristalización del sulfato de cobre, que son unos cristales de color azul intenso y de forma romboédrica:

DESTILACIÓN



Es un método de separación de mezclas homogéneas que sirve para separar líquidos aprovechando sus diferentes puntos de ebullición.Se usa mucho en la industria alcohólica.Se calienta la mezcla a separar en un matraz de destilación que es un recipiente esférico de cuello largo y salida lateral para vapores.El líquido que tiene un punto de ebullición menor comienza a evaporar pasando por el tubo de refrigeración donde se va condensando; este líquido destilado se va recogiendo en un matraz.El montaje experimental sería este:

CROMATOGRAFÍA

Se basa en la separación de los componentes de una mezcla basándose en las diferentes velocidades que pueden desarrollar los componentes en un medio estacionario, como papel absorbente o una columna de relleno.

MÉTODOS DE SEPARACIÓN EN MEZCLAS HETEROGÉNEAS

FILTRACIÓN

Se utiliza para separar un sólido insoluble en un líquido.

 DECANTACIÓN

Se utiliza para separar líquidos que tienen distinta densidad y que no se mezclan entre sí.

 SEPARACIÓN MAGNÉTICA

Se utiliza para separar sustancias magnéticamente activas como el hierro o el acero.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Si miras a tu alrededor podrás encontrar una gran cantidad de cuerpos distintos. 
Actividad: Observa los siguientes cuerpos e intenta hacer dos grupos distintos basándote en alguna propiedad que puedan tener en común: 

 

Cada una de las imágenes anteriores constituye un sistema material. Un sistema material es una porción de materia selecionada para su estudio.

Si nos fijamos en la apariencia, vemos que presentan aspectos muy distintos. En la ensalada y en el agua con el aceite se diferencias sus partes: se dice que son sistemas materiales heterogéneos. En cambio, el agua del mar y los hilos de cobre  presentan un aspecto uniforme, por lo que se llaman sistemas materiales homogéneos.

Sistema material heterogéneo: Es aquel en el que se distinguen sus componentes a simple vista o con el microscopio. No presenta las mismas propiedades en todos sus puntos. 

Sistema material homogéneo: Es aquel en el que no se distinguen sus componentes ni a simple vista ni con el microscopio. Presenta las mismas propiedades en todos sus puntos. 

Profundizando un poco más, el agua del mar y los hilos de cobre son homogéneos, pero, ¿cuántos componentes lo forman?

  Los hilos de cobre solo se forman por un componente, el cobre, decimos, entonces, que se trata de una sustancia pura.

Sin embargo, el agua del mar está constitutido por más de un componente, agua y sal, se dice entonces que es una mezcla homogénea o disolución.

Sustancia pura: Es un sistema material homogéneo formado por un solo componente.

Mezcla homogénea o disolución: Es un sistema material homogéneo formado por más de un componente. 

Un sistema heterogéneo también puede estar formado por un componente o por más de uno. Ejemplo: agua con hielo.

CAMBIOS DE ESTADO

Modificando las condiciones de temperatura o de presión los sistemas materiales pueden pasar de un estado a otro, mediante un proceso denominado cambio de estado.

En el siguiente esquema se muestran los cambios de estado que pueden tener lugar:

En el caso del agua, cuando hace calor el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se vaporiza. El resto de las sustancias también pueden cambiar de estado si se modifican las condiciones en las que se encuentran.

Si se calienta un sólido, llega un momento que se transforma en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión, y la temperatura a la cual cambia su estado se llama temperatura de fusión. Esto mismo puede aplicarse a los demás cambios de estados, por ejemplo si se calienta un líquido, cuando éste alcance su temperatura de ebullición cambiará al estado gasesoso.

Cada sustancia posee una temperatura de cambio de estado característica, es decir, no hay dos sustancias con la misma temperatura de fusión o de cualquier otro cambio de estado. Por ejemplo, la temperatura de fusión del hielo es de 0ºC y la del aluminio es de 660 ºC (medido a presión atmosférica normal). De este hecho, podemos concluir que la temperatura de cambio de estado de las sustancias, nos puede servir para identificarlas.

Pincha en el siguiente enlace y podrás visualizar cómo tiene lugar de manera experimental un cambio de estado, se toma como ejemplo el agua:

 

 Si has observado la experiencia con detenimiento te habrás dado cuenta de que en un cambio de estado la temperatura se mantiene fija.

Para comprender el proceso desde nos vamos adentrar un poco más en la materia, así que pincha en el siguiente enlace: En el estado sólido las partículas están muy ordenadas y se mueven alrededor de sus posiciones fijas. A medida que calentamos el agua, las partículas ganan energía y se mueven más deprisa, pero conservan sus posiciones. Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión  la velocidad de las partículas es lo suficientemente alta para que algunas de ellas puedan vencer las fuerzas de atracción del estado sólido y abandonen las posiciones fijas. Por lo que la estructura ordenada de un sólido se va desmoronando poco a poco.La temperatura del cambio de estado se mantien fija porque la energía que se está aplicando en forma de calor se está empleando en romper las fuerzas de atracción entre las partículas.

En el estado líquido las partículas, están próximas, moviéndose con libertad y de forma desordenada.  A medida que calentamos el líquido, las partículas se mueven más rápido y la temperatura aumenta.En la superficie del líquido se da el proceso de vaporización, algunas partículas tienen la suficiente energía para escapar. Si la temperatura aumenta, el número de partículas que se escapan es mayor, es decir, el líquido se evapora más rapidamente.

Cuando la temperatura del líquido alcanza el punto de ebullición, la velocidad de las partículas es tan alta, que el proceso de vaporización, además de darse en la superficie, también se produce en cualquier punto del interior, formándose las típicas burbujas de vapor que suben a la superficie. En este punto la energía comunicada por la llama se invierte en lanzar a las partículas al estado gaseoso, y la temperatura del líquido no cambia.

En el estado vapor, las partículas se mueven libremente, ocupando mucho más espacio que en el estado líquido. Si calentamos el vapor, las partículas absorben energía y ganan velocidad, por lo tanto su temperatura sube.

Para que se den los procesos de solidificación, condensación o sublimación inversa a una presión determinada, es necesario enfriar las sustancias.

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el universo. Es materia todo lo que vemos, por ejemplo, la mesa, un libro, la pizarra, etc. Pero, ¿solo lo que vemos puede considerarse materia? La respuesta es negativa, por ejemplo el aire u otras sustancias gaseosas también son materia porque tienen masa y ocupan un volumen. Por lo tanto, la materia se puede presentar en tres estados de agregación: sólido, líquido y gas. El que se presente en un estado u otro dependerá de las condiciones de presión y temperatura. 

Si nos fijamos en las propiedades de un líquido, y las comparamos con las de un sólido o con las de un gas, nos daremos cuenta de que son muy diferentes y esto de debe a que sus estructuras son diferentes, es decir, las partículas que forman un líquido se distribuyen en el espacio de manera diferente a las que forman un sólido o un gas. Si pinchas en el siguiente enlace podrás comprobarlo:

LA DENSIDAD UNA PROPIEDAD CARACTERÍSTICA DE LA MATERIA

La densidad es una propiedad física de las sustancias que nos da idea de la ligereza o pesadez de un material. Así por ejemplo, todos sabemos que si queremos levantar dos cubos de las mismas dimensiones, uno de hierro y otro de madera, tendremos que aplicar más fuerza al cubo de hierro porque es más pesado. La densidad el la cantidad de materia que hay en una unidad de volumen, por lo tanto, se calcula dividiendo la masa de un objeto entre su volumen:

                                            densidad = masa/volumen   

La unidad de la densidad en el sistema internacional es el Kg/m³    

 

Otras unidades empleadas son Kg/L, g/mL, etc.

Por ejemplo, la densidad del hierro es de 7874 Kg/m³    esto significa que 1 metro cúbico de hierro tiene de masa 7874 kilogramos.

La densidad es una propiedad característica de la materia y por lo tanto constituye un método para la identificación de sustancias.

En el siguiente vídeo puedes ver cómo Arquímedes por un encargo que le hizo el rey de Siracusa estableció el concepto de densidad e ideó un método muy fácil para medir el volumen de cuerpos sólidos irregulares:

 Pincha en el siguiente enlace y determina experimentalmente la densidad de distintos cuerpos:

LA NOTACIÓN CIENTÍFICA

A veces, los científicos en sus investigaciones tienen que manejar números muy grades o muy pequeños, por ejemplo en el caso de distancias de astros (la distancia de la Tierra y la Luna es de 384 400 000 m)  o de tamaños de átomos (el radio del átomo de hierro 0,000000000172 m) . El hecho de trabajar con estas cantidades puede ser muy laborioso, por eso, los científicos idean una forma más sencilla de representar estos números que es la denominada notación científica.

La notación científica es una manera muy sencilla de representar un número utilizando potencias de base 10. Consiste en escribir una magnitud determinada mediante un número decimal con una sola cifra entera, las de las unidades, y una potencia de base 10 con exponente positivo o negativo.