Cuaderno Digita

.1 Clasificación de la materia:

Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.

Existe en tres fases: sólida, líquida y gaseosa.

Un sólido: tiene una forma rígida y un volumen fijo.

Un líquido: tiene un volumen fijo pero no una forma rígida; toma la forma del recipiente que lo contiene.

Un gas: no tiene volumen fijo ni forma rígida; toma tanto la forma como el volumen del recipiente que lo contiene.

La materia puede clasificarse en dos categorías:

1. Sustancias puras: cada una de las cuales tiene una composición fija y un único conjunto de propiedades.

2. Mezclas: compuestas de dos o más sustancias.

“La mayor parte de los materiales que nos rodean son mezclas”.

Las sustancias puras: pueden ser elementos o compuestos

Las mezclas: pueden ser homogéneas o heterogéneas.

((Figura 1.1)

ELEMENTOS:

Un elemento es un tipo de materia que no puede subdividirse en dos o más sustancias puras. Hay 112 elementos conocidos,* de los cuales 91 existen en la naturaleza.

Datos:

“En 1999, se informó del descubrimiento de tres nuevos elementos; si esto se confirma, se alcanzaría un total de 115”.

“El carbón que utilizamos en las barbacoas es carbono casi puro”.

“Los cables eléctricos, las joyas y las tuberías de agua, con frecuencia están hechos de cobre”.

“un elemento metálico. Otros elementos como el aluminio, se usan en muchos utensilios domésticos”.

“Hace cincuenta años, el elemento silicio era una curiosidad química. Hoy en día, el silicio ultrapuro se ha convertido en la base de la multibillonaria industria de los semiconductores”.

“El plomo, sin embargo, ha seguido la tendencia contraria. Una generación antes, estaba muy extendido su uso para obtener pigmentos para pinturas, tuberías y aditivos de la gasolina. Hoy, debido a la toxicidad de los compuestos de plomo, todas estas aplicaciones han sido prohibidas en EE.UU”.

“A veces el símbolo proviene del nombre en latín del elemento o de uno de sus compuestos”.

“en la tabla 1.1: Las abundancias indican la cantidad relativa de cada elemento en la corteza terrestre, la atmósfera y los océanos.”

TABLA 1.1 Algunos elementos comunes y sus abundancisa porcentuales

Elemento Símbolo Abundancia porcentual Elemento Símbolo Abundancia porcentual

Aluminio Al 7,5 Magnesio Mg 1,9

Bromo Br 0,00025 Manganeso Mn 0,09

Calcio Ca 3,4 Mercurio Hg 0,00005

Carbono C 0,08 Nitrógeno N 0,03

Cloro Cl 0,2 Oxígeno O 49,4

Cromo Cr 0,018 Fósforo P 0,12

Cobre Cu 0,007 Potasio K 2,4

Oro Au 0,0000005 Silicio Si 25,8

Hidrógeno H 0,9 Plata Ag 0,00001

Yodo I 0,00003 Sodio Na 2,6

Hierro Fe 4,7 Azufre S 0,06

Plomo Pb 0,0016 Zinc Zn 0,008

“ Por ejemplo el mercurio, que se conoce desde el año 500 a.C, aunque su abundancia es sólo del 0,00005%. Se obtiene fácilmente calentando el cinabrio, que es un mineral de color rojo.”

“ el aluminio (abundancia = 7,5 %), a pesar de su utilidad, fue una curiosidad química hasta mediados del siglo pasado. Se encuentra de forma combinada en la arcilla y las rocas, de donde no se puede extraer. En 1886 dos jóvenes químicos, Charles Hall en los Estados Unidos y Paul Heroult en Francia, desarrollaron por separado un procedimiento para extraer aluminio de un mineral relativamente escaso, la bauxita. Todavía hoy se utiliza este procedimiento para obtener el elemento. Por una extraña coincidencia, Hall y Heroult nacieron el mismo año (1863) y murieron también el mismo año (1914)”.

Compuestos:

es una sustancia pura que contiene más de un elemento.

“ El agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno. El metano, acetileno y naftaleno, son tres compuestos que contienen carbono e hidrógeno en diferentes proporciones”.

“ Los compuestos poseen una composición fija. Es decir, un compuesto dado siempre contiene los mismos elementos y los mismos porcentajes en masa. Una muestra de agua pura contiene exactamente 11,9% de hidrógeno y 88,81% de oxígeno “.

“ las mezclas pueden variar su composición. Por ejemplo, una mezcla de hidrógeno y oxígeno puede contener 5,10, 25 o 60% de hidrógeno, junto con 95, 90, 75 o 40% de oxígeno “.

“ La sal común, cloruro de sodio, es un sólido blanco y poco reactivo. Como se puede adivinar por su nombre, contiene sodio y cloro. El sodio (Na) es un metal brillante y extremadamente reactivo. El cloro (Cl) es un gas venenoso amarillo-verdoso. Evidentemente, cuando estos dos elementos se combinan para formar cloruro de sodio, tiene lugar una profunda transformación “.

“ Sodio, cloro y cloruro de sodio. El sodio es un elemento metálico lo suficientemente blando para ser cortado con un cuchillo. El cloro es un elemento no metálico gaseoso. El cloruro sódico es un compuesto químico cristalino que se forma cuando se combinan el sodio y el cloro “.

Métodos para separar los elementos de un compuesto.

“ A veces, aunque no siempre, el calor es suficiente. El óxido de mercurio(II), un compuesto formado por mercurio y oxígeno, se descompone en sus elementos cuando se calienta a 600 °C. Joseph Priestley, un químico inglés, descubrió el oxígeno hace más de 200 años al exponer una muestra de óxido de mercurio(II) a un intenso haz de luz solar, enfocado con una potente lente. El vapor de mercurio que se forma es un veneno letal. Sir Isaac Newton, que destiló grandes cantidades de mercurio en su laboratorio, padeció sus nocivos efectos al final de su vida ”.

“ la electrólisis que consiste en pasar una corriente eléctrica a través del compuesto, normalmente en estado líquido. Mediante electrólisis se puede obtener oxígeno e hidrógeno gaseosos a partir del agua. Hace treinta años se propuso reflotar el Titanic de la fosa oceánica donde se encuentra cerca de la costa de Terranova, utilizando hidrógeno obtenido por medio de electrólisis. No funcionó “.

Mezclas:

Una mezcla contiene dos o más sustancias combinadas de tal forma que cada una conserva su identidad química.

Ejemplo de mezcla: “ Cuando se remueve sulfato de cobre con arena, las dos sustancias no reaccionan entre sí “.

Ejemplo de compuesto: “ Al contrario, cuando el sodio se pone en contacto con cloro gaseoso, se forma un nuevo compuesto, el cloruro de sodio “.

“ Todas las mezclas gaseosas, incluido el aire, son disoluciones “.

Existen dos tipos de mezclas:

1. Mezclas homogéneas o uniformes: son aquellas en las que la composición es la misma en toda la muestra.

La mezcla homogénea también se denomina disolución, que consiste en un disolvente, normalmente la sustancia presente en mayor cantidad, y uno o más solutos. Normalmente el disolvente es un líquido, mientras que el soluto puede ser sólido, líquido o gas. La soda es una disolución formada por dióxido de carbono (soluto) y agua (disolvente). El agua de mar es una disolución más compleja, formada por varios solutos sólidos, incluyendo el cloruro de sodio; el disolvente es el agua. También es posible conseguir disoluciones en estado sólido. El latón es una disolución sólida que contiene dos metales, cobre (67%-90%) y zinc (10%-33%).

2. Mezclas heterogéneas o no uniformes: son aquellas en las que la composición de la muestra varía de un punto a otro. Muchas rocas pertenecen a esta categoría. En un trozo de granito se pueden distinguir varios componentes, que se diferencian entre ellos por el color.

Se pueden emplear muchos métodos para separar los componentes de una mezcla. Algunos de ellos, que puede haber empleado en el laboratorio, son:

Filtración: que se utiliza para separar mezclas heterogéneas sólido-líquido. Se hace pasar la mezcla a través de una barrera con poros finos, como un filtro de papel.

Destilación: que se utiliza para separar mezclas homogéneas sólido-líquido. El líquido se evapora, quedando un residuo sólido en el matraz de destilación. Este líquido se recupera condensando el vapor.

la cromatografía, una técnica muy utilizada en la enseñanza, en la investigación y en laboratorios industriales, para separar cualquier tipo de mezclas. Este método se basa en la diferente capacidad de las sustancias para disolverse o adsorberse sobre una superficie sólida. En la cromatografía gas-líquido, se introduce una mezcla de líquidos volátiles y gases por uno de los extremos de un tubo de cristal calentado. Se puede utilizar una cantidad de muestra muy pequeña, por ejemplo un microlitro (10–6 L). El tubo está forrado con un sólido inerte, que a su vez está recubierto con un líquido viscoso. Se hace pasar por el tubo un gas no reactivo, “gas portador”, que con frecuencia es helio. Los componentes de la muestra se van separando, evaporándose con el helio o condensándose con el líquido viscoso. Normalmente las fracciones mas volátiles se desplazan más rápidamente y salen antes; las sucesivas fracciones activan el detector y son registradas. El resultado final es una gráfica que se muestra en la Figura 1.3.

“ La cromatografía gas-líquido (GLC) tiene muchas aplicaciones fuera del laboratorio de química. Si se ha realizado una prueba de las emisiones del tubo de escape de nuestro coche, el método analítico utilizado fue casi con seguridad

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