EJE TEMATICO 0 – INTRODUCCION Y REPASO

Tema 1: Sistemas materiales

La química es una ciencia que estudia los sistemas materiales que constituyen el universo y los cambios que dichos materiales experimentan, es decir estudia la materia y sus transformaciones. Es una ciencia con predominancia experimental.

Comencemos con algunas definiciones:

Materia: En sentido estricto a la materia se la identifica con la masa, más concretamente materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Debido a la conversión de masa en energía, también la energía es considerada como materia.-

Cuerpo: Se denomina cuerpo a toda porción limitada de materia.

Sustancia: Al constituyente de un cuerpo con propiedades específicas definidas e invariables se le denomina sustancia.-

La materia, en nuestro planeta, se presenta en diferentes estados, denominados Estados de agregación de la materia.  La naturaleza está formada por gran variedad de clases de materia, pero esta gran variedad se puede reducir a cuatro  estados:

1. SÓLIDO

2. LIQUIDO

3. GASEOSO

4. PLASMA

Cada uno de estos CUATRO  estados presenta propiedades observables que le son característicos de cada una de ellas.

En el estado sólido, la materia tiene forma propia, tienen alta resistencia mecánica y cierta rigidez.

En los  líquidos, la materia adquiere la forma del recipiente que la contiene, la superficie libre es siempre plana. Los líquidos y los gases son fluidos.

En los gases, tanto la forma como el volumen dependen del recipiente que los contiene.

El plasma es considerado como el cuarto estado de la materia. Se trata de una masa gaseosa fuertemente ionizada a altas temperaturas, en estas condiciones los átomos están despojados de la envoltura electrónica y coexisten con los núcleos atómicos en un estado de fuerte agitación. Dada la elevada energía involucrada, este estado en general no es de interés para el químico.

En estado de plasma se encuentran las estrellas. El Sol es en esencia una esfera enorme de plasma.

El estado de plasma no es común en las experiencias cotidianas, es por eso que consideramos los tres estados fundamentales.

Cambios de estado: La experiencia cotidiana, nos indica que una misma sustancia puede estar en los tres estados de la materia. El agua puede existir como hielo, como agua líquida y como vapor de agua.

Sistema: Es la parte del universo físico seleccionado para nuestra observación. Sistema puede ser nuestro planeta, el cuerpo humano, la célula, el agua contenida en un recipiente, el sistema respiratorio, etc.

Sistema Material: Es toda porción del universo, aislada para su estudio experimental, que tiene masa.

Clasificación de sistemas materiales para nuestro estudio:

La química clasifica los sistemas materiales según las propiedades intensivas o extensivas.

¿Qué son las propiedades intensivas? Son aquellas que no dependen de la masa, como  por ejemplo: la densidad, el peso específico, el índice de refracción, el punto de ebullición, el punto de fusión, etc.

 Además de las propiedades intensivas, existen las propiedades extensivas, que son aquellas que si dependen de la masa, como  por ejemplo: la masa, el volumen, la cantidad de calor, etc.

Cuando un químico observa un sistema material, trata de ver qué tipo de sistema es y para ello debe conocer las distintas propiedades físico-químicas de las distintas sustancias, lo primero que normalmente hace es clasificarlo.

Sobre la base de las propiedades intensivas o substanciales los sistemas materiales se clasifican en:

 1. HOMOGÉNEOS

2. HETEROGÉNEOS

3. INHOMOGÉNEOS

Los sistemas homogéneos son aquellos que poseen en todos los puntos del sistema las mismas propiedades intensivas

Pueden estar constituidos por una sola sustancia, en este caso es una sustancia pura, o bien, puede estar formado por dos o más, en ese caso es una solución.-

La materia está constituida por alrededor de un centenar de elementos, estos elementos pueden ustedes saber cuáles son, usando la Tabla Periódica.

Las soluciones son sistemas homogéneos fraccionables formados por dos o más sustancias puras.

Las soluciones están formadas por soluto y solvente. Soluto es lo que se disuelve y solvente es la sustancia que disuelve al soluto.-

Las  sustancias puras  es todo sistema homogéneo no fraccionable.

Las sustancias puras se clasifican en sustancias puras simples y en sustancias puras compuestas.

Las sustancias puras simples no se descomponen, las compuestas se descomponen en sustancias puras simples.

Sistema heterogéneo: Son aquellos que no tienen las mismas propiedades intensivas o substanciales en todos sus puntos, presentando superficies de discontinuidad.

Fase: Es toda porción homogénea de un sistema heterogéneo.  

Interfase: superficie de separación de las distintas fases de un sistema heterogéneo.

Sistema inhomogéneo: Son aquellos en que las propiedades intensivas varían en forma gradual en una determinada dirección. No hay una superficie neta de separación. Ejemplo de esto es la atmósfera.

Los principales métodos separativos son los siguientes:

A.- Para separar fases sólidas:

1. TAMIZADO, CRIBADO

2. DIFERENCIA DE DENSIDAD

3. FLOTACIÓN

4. MAGNETISMO

5. SUBLIMACIÓN

B.- Para separar fases sólidas y líquidas

1. SEDIMENTACIÓN

2. FILTRACIÓN

3. CENTRIFUGACIÓN

4. DESTILACION

5. CRISTALIZACION

C.- Para separar fases líquidas

1. DECANTACIÓN

2. CENTRIFUGACIÓN

3. DESTILACIÓN SIMPLE Y FRACCIONADA

4. ÓSMOSIS INVERSA

D.- Para separar fases sólidas y gaseosas

1.         FILTRACIÓN

2.         LAVADO

Actividades prácticas

Trabajo Práctico Nº1

A)  Investiga sobre los diferentes tipos de métodos de separación de sustancias en los distintos sistemas materiales.

El trabajo puede ser grupal en grupos de más de 5 integrantes.

Guía de Ejercitación

1) Agrupar las siguientes propiedades según sean extensivas o intensivas:

a) Volumen

b) Densidad

c) Olor

d) Punto de fusión

e) Presión

f) Sabor

g) Punto de ebullición

h) Peso

2) Indicar cuales de los siguientes sistemas son heterogéneos y cuales homogéneos, mencionando cuantas fases hay en cada uno, cuantos componentes hay y cuáles son estos:

a) Aire filtrado

b) Aire con partículas de carbón suspendidas.

c) Oxígeno líquido

d) Oxígeno líquido y aire gaseoso en contacto.

3) En un recipiente que contiene aire se coloca 1 litro de agua líquida. ¿Cuantas fases hay en su interior y cuáles son? Si el recipiente está vacío y se coloca 1 litro de agua líquida, ¿Cuantas fases hay en su interior y cuáles son?

4) Dar el número de fases e indicar cuales son en cada uno de los sistemas siguientes:

a) Azufre, agua líquida, vapor de agua y hielo

b) Vapor de agua tres trozos de hielo y dos trozos de hierro

c) Aceite y agua liquida

d) Azúcar parcialmente disuelta en agua

e) Nitrógeno, oxígeno y virutas de hierro

f) Sal disuelta en agua

5) Cuáles de los siguientes sistemas son soluciones y cuales sustancias puras:

a) Agua y alcohol

b) Oxido de magnesio

c) Vino filtrado

d) Mercurio

e) Agua corriente filtrada

f) tinta china

g) Aire

h) Hielo

i) Agua de mar

6) Indicar cuales son sustancias compuestas y cuales sustancias simples o elementales.

a) Hidróxido de calcio.

b) Cloruro de potasio.

c) Ácido sulfúrico.

d) Sulfato de sodio

e) Cloro

f) Manganeso

g) Óxido de cinc

h) Cobre

i) Nitrógeno

j) Amoniaco

k) Potasio

l) Agua oxigenada

7) Para un sistema formado por oxígeno y helio gaseoso, indicar cuales de las siguientes afirmaciones son correctas justificando la respuesta:

a) Hay dos fases

b) Es heterogéneo

8) ¿Cuáles de las siguientes proposiciones corresponde a una mezcla de agua líquida y dos trozos de hierro? Justificar la respuesta.

a) Es homogéneo

b) Hay una fase discontinua

c) Hay dos compuestos

d) hay tres fases

e) Las fases son separables por filtración

9) Marcar cuáles de las siguientes características corresponde a una sustancia pura explicando la elección:

a) Es homogénea

b) Tiene la misma densidad en todos sus puntos.

Fuentes bibliograficas 

Quimica general - Sistemas materiales - Profesor Vicente Cerbini

Quimica general - Chang - Editorial Mc Graw Hill