Fundamentos de Química: Estados de la Materia, Separación de Mezclas y Sistemas Coloidales

Cambios de Estado de la Materia

Los cambios de estado son procesos que experimentan los cuerpos según las condiciones ambientales de presión y temperatura.

Tipos de Cambios de Estado

• Fusión: Sólido a Líquido.
• Vaporización: Líquido a Gas.
• Condensación: Gas a Líquido.
• Deposición (o Sublimación Inversa): Gas a Sólido.
• Solidificación: Líquido a Sólido.
• Sublimación: Sólido a Gas.

Efecto de la Energía Térmica en los Estados de Agregación

Al calentar un cuerpo, aumenta la energía cinética de sus partículas. Llega un momento en que esta energía es suficiente para vencer las fuerzas de cohesión y, entonces, se produce un cambio de estado (por ejemplo, la fusión, si consideramos que partimos de un cuerpo sólido). Lo mismo ocurre con todos los estados de agregación.

La forma en que ocurre la fusión de un cuerpo depende de su naturaleza. Distinguiremos entre los cuerpos cristalinos y los cuerpos amorfos.

Cuerpos Cristalinos

En los cuerpos cristalinos, como el hielo, la fusión se produce a una temperatura constante, denominada temperatura de fusión, la cual puede variar según la presión. (Ejemplo: El hielo funde a 0 °C a presión atmosférica estándar).

Cuerpos Amorfos

En los cuerpos amorfos, como el vidrio, la fusión se produce dentro de un intervalo amplio de temperatura, durante el cual el cuerpo pasa por un estado pastoso intermedio. (Ejemplo: El vidrio funde alrededor de los 1200 °C, pasando por un estado viscoso).

Métodos de Separación de Mezclas

Los métodos de separación se utilizan para aislar los componentes de una mezcla, aprovechando las diferencias en sus propiedades físicas.

Filtración

En la filtración, los líquidos o las sustancias disueltas podrán atravesar los poros del papel de filtro, ya que el tamaño de las partículas será menor que el de los poros del papel. Sin embargo, los sólidos no disueltos no podrán atravesarlo.

Decantación

La decantación se basa en que los componentes tienen distintas densidades, por lo que el componente menos denso queda en la parte superior. (Ejemplo: Separación de agua y arena en una mezcla heterogénea).

Imantación (Separación Magnética)

La imantación se basa en las propiedades magnéticas de algunos de los componentes, caracterizados por ser atraídos por un imán. (Ejemplo: Mezcla formada por limaduras de hierro y arena).

Clasificación de Mezclas: Disoluciones y Suspensiones

Mezclas Homogéneas y Disoluciones

Las disoluciones son mezclas homogéneas y se forman cuando una sustancia (generalmente un sólido) se disuelve en otra (generalmente un líquido).

• El soluto es la sustancia que se disuelve (generalmente el sólido).
• El disolvente es la parte líquida donde se disuelve el soluto.

Una disolución es siempre clara (transparente).

Suspensiones

Si una mezcla es turbia, se llama suspensión. En la suspensión, las partículas del soluto son más grandes que en una disolución. Si la suspensión se deja en reposo, muchas de las partículas sólidas precipitan.

Sistemas Coloidales (Coloides)

Las sustancias coloidales son mezclas que son insolubles unas en otras y que se encuentran en forma de partículas muy pequeñas que se mantienen suspendidas sin sedimentar. (Ejemplo: La leche).

En un coloide, las partículas de una sustancia se hallan dispersas en otras. Las partículas dispersas son más grandes que las de una disolución, pero menores que las de una suspensión.

Componentes de un Coloide

• El conjunto de partículas dispersas se llama fase dispersa.
• El conjunto de partículas en las que están dispersas las partículas se llama fase continua.

Ejemplos de Coloides y sus Fases

Si las dos sustancias de un coloide son líquidas, se conoce como emulsión.

Diferenciación Experimental (Efecto Tyndall)

Experimentalmente, se puede saber si una mezcla es un coloide o una disolución si hacemos pasar un rayo de luz por la mezcla:

• Si la luz atraviesa la sustancia sin dispersarse, es una disolución.
• Si la luz se dispersa y se hace visible el camino que recorre, es un coloide.