Explorando la Composición y Estructura de la Materia: Desde Átomos hasta Mezclas

Clasificación de la Materia

La materia puede estar formada por un único tipo de sustancia, lo que llamamos sustancia pura, o por varios tipos: mezclas. Las mezclas pueden ser homogéneas, si su aspecto es uniforme, o heterogéneas, si no lo es.

Sustancias Puras

Una sustancia pura es un tipo de materia con propiedades características y composición constante. Está formada por un único componente o unidad elemental, que es la parte más pequeña que podemos encontrar y que tiene las propiedades de ese tipo de materia. Las distintas propiedades (densidad, temperatura de fusión, temperatura de ebullición, etc.) nos permiten diferenciar unas de otras.

Elementos y Compuestos

Un elemento es un tipo de sustancia pura que no puede descomponerse en otras más simples. Por el contrario, un compuesto sí se puede descomponer en sustancias más sencillas.

Mezclas

Las mezclas son un tipo de materia formado por dos o más sustancias puras diferentes:

• Una mezcla es homogénea cuando todas las partes que podamos tomar de ella tienen las mismas propiedades. En una mezcla homogénea no podemos distinguir los componentes que la forman.
• Una mezcla es heterogénea cuando sus propiedades no son constantes, sino que varían de un lugar a otro de la mezcla. En una mezcla heterogénea sí podemos distinguir los componentes que la forman.

Mezclas Homogéneas

Se pueden representar en tres estados (gaseosas, líquidas y sólidas). Las mezclas formadas por metales se denominan aleaciones.

Componentes de una Disolución

El componente que se encuentra en mayor proporción se denomina disolvente y, el otro, soluto (puede haber más de uno).

Solubilidad de una Sustancia Pura

La solubilidad de una sustancia pura (soluto) en agua se define como: la máxima cantidad de soluto, expresada en gramos, que se disuelve en 100 g de agua a una temperatura dada.

Influencia de la Temperatura en el Proceso de Disolución

Intervienen diversos factores. Uno muy importante es la temperatura:

• En general, un aumento de la temperatura favorece el proceso de disolución de un sólido en un líquido.
• En los gases ocurre lo contrario.

Concentración de una Disolución

Dependiendo de la cantidad de soluto, las disoluciones se dividen en:

• Diluidas: Se llaman así porque la cantidad de soluto en la disolución es pequeña o muy pequeña.
• Concentradas: Aquellas disoluciones en las que la cantidad de soluto está próxima al valor de su solubilidad.
• Saturadas: Aquellas que no pueden admitir más cantidad de soluto. Si añadimos más, quedará sin disolver.

La cantidad de soluto presente en una disolución es su concentración. Se puede expresar de varias formas, como el porcentaje en masa, %, que es: los gramos de soluto que hay por cada 100 g de disolución:

% = (gramos de soluto / gramos de disolución) x 100

Métodos de Separación en Mezclas

Están basados en las diferentes propiedades físicas (densidad, temperatura de ebullición, solubilidad, estado de agregación, etc.) de las sustancias que componen la mezcla.

Separación de Mezclas Heterogéneas

• Filtración: Diferente tamaño de partículas.
• Decantación: Diferente densidad.

Separación de Mezclas Homogéneas

• Destilación: Diferente temperatura de ebullición.
• Cristalización: Distinta solubilidad.

Estructura de la Materia: El Átomo

La materia está formada por partículas indivisibles.

El Átomo Actual

• El átomo está formado por electrones con carga eléctrica negativa, por protones con carga eléctrica positiva y por neutrones sin carga.
• Como la materia es eléctricamente neutra, el número de protones y electrones tiene que ser igual.
• En el átomo distinguimos una zona central muy pequeña y extremadamente densa, que denominamos núcleo, y otra más externa, muy alejada del núcleo, que se denomina corteza.

Para representar el átomo a mayor escala, imaginamos su tamaño como un campo de fútbol y el núcleo sería una naranja situada en el centro del campo. Entonces, el átomo estaría prácticamente hueco. Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo y los electrones en la corteza, girando alrededor del núcleo en órbita.

¿Qué es un Átomo?

Antes del siglo XX, eran las partículas indivisibles. A partir del siglo XX (la era atómica), es la partícula divisible que forma la materia.

Las Sustancias Puras

Fórmula Química

Es una combinación de símbolos químicos y números enteros, que aparecen como subíndices, y que nos indican el tipo de átomos que componen una sustancia y en qué cantidad aparecen. Ejemplo: H₂O = 2 átomos de hidrógeno, 1 átomo de oxígeno.

Sustancias Atómicas

Su unidad elemental es el átomo: gases nobles, metales y no metales. Si están en estado gaseoso, los átomos están separados y en movimiento. Si están en estado sólido (y algunos en estado líquido), los átomos están unidos y ordenados.

Sustancias Moleculares

Unidad elemental: la molécula. La molécula es un agregado de, al menos, dos átomos del mismo o diferente elemento. Los átomos se mantienen unidos entre sí por unas fuerzas muy intensas que se denominan enlace químico.

Iones

Un ion es un átomo que ha ganado o perdido electrones. Si los gana, forma un ion negativo (anión) y si los pierde, uno positivo (catión).

nº de protones = nº de electrones

Átomo ionizado (Ion positivo o Catión) - Átomo neutro - Átomo ionizado (Ion negativo o Anión)