Clasificación de la Materia: Sustancias Puras, Mezclas y Métodos de Separación

Clasificación de la Materia

Atendiendo a su composición, la materia se clasifica en:

• Sustancias puras (elementos y compuestos)
• Mezclas (homogéneas y heterogéneas)

Sustancias Puras

Son aquellas cuyas propiedades, tanto físicas como químicas, son características de la misma y permiten, por tanto, diferenciarla de otras sustancias.

Ejemplo: el agua pura hierve a 100ºC, congela a 0ºC, tiene una densidad de 1 g/cm³.

Se dividen en:

• Elementos
• Compuestos

Elementos

Hay 118 elementos conocidos.

• Formados por átomos iguales.
• No pueden descomponerse en sustancias más sencillas ni por procedimientos químicos ni físicos. Son, por tanto, los componentes básicos de la materia.
• Se dividen en metales (Fe, Na, K…) y no metales (S, P, C…).

Compuestos

• Formados por 2 o más elementos unidos por enlaces químicos y en una proporción fija.
• Se representan mediante fórmulas: H₂O, AgCl…
• Se pueden descomponer en sus elementos constituyentes por métodos químicos, mediante la acción de una corriente eléctrica (electrólisis), mediante calentamiento a alta temperatura, por acción de la luz, etc.

Mezclas

Están formadas por la unión de 2 o más sustancias puras que no reaccionan entre sí (por tanto, siguen conservando sus propiedades) y cuya proporción es variable.

Por tanto, no tienen propiedades físicas ni químicas características, ya que su composición es variable.

Ejemplo: el agua salada, según la cantidad de sal que contenga, tendrá un determinado sabor, una determinada densidad, etc.

Sus componentes se pueden separar por procedimientos físicos (filtración, decantación, separación magnética, cristalización y destilación).

Se dividen en:

• Mezclas homogéneas
• Mezclas heterogéneas

Mezclas Homogéneas

Sus componentes no pueden distinguirse a simple vista. Todos los puntos de la mezcla tienen idéntico aspecto.

Ejemplo: las disoluciones: agua salada, alcohol y agua, el aire, etc.

Se separan por cristalización y destilación simple.

Mezclas Heterogéneas

Sus componentes pueden distinguirse a simple vista.

Ejemplo: azufre en polvo y limaduras de hierro, aceite y agua, arena y sal, etc.

Se separan por filtración, decantación y separación magnética.

Métodos de Separación de Mezclas Heterogéneas

Filtración, decantación y separación magnética.

Filtración

Se basa en la diferencia en el tamaño de las partículas.

Este procedimiento se usa cuando se desea separar un sólido de un líquido en el que es insoluble (arena + agua). Se dobla un papel de filtro de forma circular y se coloca en el embudo de filtración, procurando que los bordes del filtro no queden por debajo de los del embudo. La filtración debe efectuarse lentamente, vertiendo la mezcla sobre el eje de la varilla de vidrio, cuya parte inferior toca levemente el papel de filtro. De esta manera, el líquido queda en el Erlenmeyer o vaso, mientras que el sólido se deposita en el filtro.

Decantación

Se basa en la diferencia de densidades.

Se separan 2 líquidos no miscibles, como el agua y el aceite.

Se emplea un embudo de decantación, que es un recipiente transparente provisto de una llave en su parte inferior. Al abrir la llave, pasa primero el líquido más denso. El tubo estrecho de goteo permite observar la superficie de separación entre ambos líquidos. Cuando el más denso se ha agotado, se vuelve a cerrar la llave para impedir el paso del otro líquido.

Separación Magnética

Sirve para separar sustancias magnéticas (esto es, que son atraídas por un imán) de otras que no lo son.

Ejemplo: limaduras de hierro + azufre.

Métodos de Separación de Mezclas Homogéneas o Disoluciones

Cristalización y destilación simple.

Cristalización o Evaporación

Consiste en separar un sólido disuelto en un líquido.

Ejemplo: agua + sulfato de cobre, agua salada (H₂O, NaCl).

Se deja en reposo la mezcla para que el líquido se evapore lentamente. En el fondo del recipiente aparece el sólido, normalmente en forma cristalina.

Se acelera el proceso extendiendo la mezcla tanto como sea posible, es decir, colocando la disolución en un recipiente ancho que aumente la superficie de evaporación. El líquido que se evapora no se recupera.

Destilación Simple

Para separar líquidos de una disolución en función de sus distintos puntos de ebullición. El líquido con menor punto de ebullición se evapora, y se deja un residuo del líquido menos volátil. Para recoger el disolvente así evaporado, se le hace pasar por un condensador por el que circula agua fría. Ahí se condensa el vapor, que cae en un vaso o en un Erlenmeyer. El líquido más volátil o de menor punto de ebullición se evapora y luego se licúa, y de esta forma se recupera.

Punto de ebullición del alcohol etílico = 78ºC.

Punto de ebullición del agua = 100ºC.

Concepto de Disolución: Componentes

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias puras en proporción variable.

En este tipo de mezclas, el tamaño de las partículas que las componen es inferior a 10^-9 m, es decir, menor que un nanómetro.

Ejemplo: agua y azúcar; alcohol y agua.

Componentes:

• Soluto (se encuentra en menor cantidad)
• Disolvente (componente que se encuentra en mayor cantidad). En las disoluciones acuosas, llamamos siempre al agua disolvente.

Hay 9 tipos de disoluciones.

La Solubilidad. Disolución Saturada

La cantidad de soluto que puede disolverse en una determinada cantidad de disolvente es limitada.

La solubilidad de una determinada sustancia se define como los gramos de sustancia que se disuelven en 100 g de agua (o 100 ml) a una temperatura determinada.

La solubilidad de un soluto sólido en un disolvente determinado depende de la temperatura. Al aumentar ésta, aumenta la solubilidad.

Una disolución está saturada a una determinada temperatura cuando el disolvente no admite más cantidad de soluto disuelto.

Clases de Disoluciones

Dependiendo de la cantidad relativa de soluto y disolvente presentes en una disolución (diluidas, concentradas y saturadas).

• Saturada: una disolución está saturada a una temperatura determinada cuando el disolvente no admite más cantidad de soluto disuelto.
• Diluida: es la que posee poca cantidad de soluto disuelto y, por tanto, está lejos de alcanzar la saturación.

Concentración de una Disolución

Los conceptos de disolución diluida y concentrada son poco precisos. Para expresar cuantitativamente la relación entre el soluto y el disolvente, se usa el concepto de concentración de una disolución, que indica la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolución.