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Profesora Pastrone Fernanda

Los cambios de estado en la materia

Cuando un cuerpo, por acción del calor o del frío pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. Por ejemplo, en el caso del agua, cuando hace calor, el hielo se derrite y si calentamos agua líquida vemos que se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las condiciones en que se encuentran. Además de la temperatura, también la presión influye en el estado en que se encuentran las sustancias. 

Los cambios de estado de la materia son:

- Fusión

- Vaporización

- Cristalización

- Solidificación

- Sublimación

- Condensación

Fusión

    Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido. Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de fusión característico. Por ejemplo, el punto de fusión del agua pura es 0 °C a la presión atmosférica normal.

Vaporización

    Si calentamos un líquido, se transforma en gas. Este proceso recibe el nombre de vaporización o evaporación. Cuando la vaporización tiene lugar en toda la masa de líquido, formándose burbujas de vapor en su interior, se denomina ebullición. También la temperatura de ebullición es característica de cada sustancia y se denomina punto de ebullición. El punto de ebullición del agua es 100 °C a la presión atmosférica normal.

Cristalización 

    La cristalización o sublimación inversa (regresiva) es el cambio de la materia del estado gaseoso al estado sólido de manera directa, es decir, sin pasar por el estado líquido.

Solidificación

    En la solidificación se produce el cambio de estado de la materia de líquido a sólido, debido a una disminución en la temperatura. Este proceso es inverso a la fusión. El mejor ejemplo de este cambio es cuando metes al congelador un vaso de agua. Al dejarlo por unas horas ahí el agua se transforma en hielo (líquido a sólido), debido a la baja temperatura.

Cambios de estado del agua son solido ,líquido y gaseoso

Todos sabemos lo que es el agua, y conocemos sus tres presentaciones, conocidos como los estados físicos del agua. Esto es: líquido (agua), sólido (hielo) y gaseoso (vapor), las tres formas en que el agua puede hallarse en la naturaleza, sin que cambie en lo absoluto su composición química, que siempre es la que denota su fórmula H2O: hidrógeno y oxígeno.

Que el agua se presente en cualquiera de estos tres estados físicos, depende de la presión a su alrededor y de la temperatura a la que se encuentre, es decir, de las condiciones ambientales. Por ende, manipulando estas condiciones es posible convertir el agua líquida en sólida o gaseosa, o viceversa.

Dada la importancia del agua para la vida y su abundante presencia en el planeta, sus estados físicos se emplean como referencia para muchos sistemas de medición y permiten así establecer comparaciones con otras materias y sustancias.

MEZCLA Y TIPOS DE MEZCLAS

 Vamos aprender que es una mezcla y los tipos de Mezclas, pero primero vamos a definir homogéneo y heterogéneo y después aplicarlo en las mezclas.

 Por último aprenderemos los métodos de separación de los componentes que hay en unas mezclas.





Homogéneo y Heterogéneo

- Homogéneo : Cuando todos los elementos que forman una agrupación son iguales (una manada de cebras serán todas iguales). No se diferencian unos de otros. En química cuando una sustancia tiene una composición uniforme.

 *Recuerda, Sustancia = Material constituido por un solo componente y con las mismas propiedades en todas sus partes,. Por ejemplo hierro puro, si todo el material son átomos de hierro, será una sustancia, una sustancia pura.

- Heterogéneo : Agrupación de elementos desiguales, se pueden diferenciar. En química aquel material en el que se pueden diferenciar las fases o partes que la componen (varias sustancias o componentes).

¿Qué es una Mezcla?

 Una mezcla es una sustancia que está formada por varios componentes (dos o más), que no pierden sus propiedades y características por el hecho de mezclarse ya que no se produce una reacción química entre ellos.

 Ejemplos de mezclas pueden ser una ensalada, agua salada (agua y sal), azúcar y sal, etc.

 Pero las mezclas pueden ser de dos tipos diferentes.

Tipos de Mezclas

- Mezclas homogéneas: Aquellas mezclas que sus componentes no se pueden diferenciar a simple vista.

 Las mezclas homogéneas en estado líquido se conocen con el nombre de disoluciones y están constituidas por un soluto y un disolvente, siendo el componente más abundante en la mezcla al que se le llama soluto y disolvente al menos abundante en la mezcla.

 En las disoluciones el líquido o disolvente suele ser agua y el soluto puede ser otro líquido o un sólido que se disuelve al echarlo en el disolvente.

 Por ejemplo, el agua mezclada con sales minerales o con azúcar, el agua sería el disolvente y el azúcar el soluto.

 Para saber más sobre disoluciones: Disoluciones Químicas.

- Mezclas Heterogéneas : Es una mezcla en las que sus componentes se pueden diferenciar a simple vista.



 En este dibujo Antonio crea una mezcla heterogénea con guisantes y garbanzos y Sara una mezcla Homogénea con agua y alcohol.

 Ojo en ninguna de las dos mezclas hay una reacción química entre un componente y otro, en la mezcla siempre habrá los mismo componentes, guisantes y garbanzos en un caso; y agua y alcohol en el otro.

 Si los componentes hubieran reaccionado entre si para dar otro diferente ya no sería una mezcla, sería un compuesto químico.

 Veamos un ejemplo:

 Cuando dejamos un trozo de hierro al aire, el oxígeno del aire oxida el hierro convirtiéndolo en otra sustancia diferente, llamada óxido de hierro.

 El aire y el hierro al reaccionar se convierten en otra cosa diferente, óxido de hierro, por lo tanto no será una mezcla, será un compuesto químico.

 Otro compuesto químico será el agua. Sabemos que el agua es H2O. Al mezclar dos átomos de hidrógeno con una de oxígeno, si reaccionan, forman un compuesto químico llamado Agua (H2O).

 Dejemos a parte los compuestos químicos y sigamos con el estudio de las mezclas.

 Vamos a ver ahora dos ejemplos de tipos de mezclas muy habituales y conocidas.

 El chocolate es una mezcla homogénea por que aunque parezca un solo producto por la parte de atrás del envoltorio te habrás fijado que vienen los componentes (leche, cacao, grasa, etc.), por lo tanto son varios componentes y no se diferencian unos de otros en la mezcla.

 ¿Qué tipo de mezcla es....? Pues sí, es una mezcla homogénea.

 Una roca que tenga varios componentes, como por ejemplo el gneis y además se distingan a simple vista, será heterogénea.


 Roca gneis

Métodos de Separación de Mezclas

 Las mezclas vienen en muchas formas y fases. La mayoría de ellas se pueden separar de nuevo en sus componentes originales.

 El tipo de método de separación depende del tipo de mezcla que sea. A continuación presentamos algunos métodos de separación de mezclas más comunes.

 Al final tienes una imagen resumen de los métodos que explicamos. Mira la imagen cada vez que leas un método para entenderlo mejor.

Las técnicas que se utilizan para la separación de mezclas son:

- Tamización: esta puede ser utilizada para la separación de mezclas sólidas, compuestas con granos de diversos tamaños. Lo que se hace es hacer pasar a la mezcla por varios tamices (tabla con agujeros de pequeño tamaño).

- Filtración: esta técnica permite la separación de aquellas mezclas que están compuestas por líquidos y sólidos no solubles, es decir que los sólidos no se disuelven en el líquido. Por ejemplo el azúcar se disuelve con el agua, pero si echamos arena esta no se disuelve, es decir no es soluble. Para separar estas mezclas, se utiliza un embudo con un papel de filtro en su interior. Lo que se hace pasar a la mezcla por ellos.

- Separación magnética: esta técnica sólo es útil a la hora de separar sustancias con propiedades magnéticas de aquellas que no las poseen. Para esto, se utilizan imanes que atraen a las sustancias magnéticas y así se logra separarlas de las que no lo son.

- Decantación: Decantar es dejar reposar la mezcla. Esta técnica sirve para la separación de líquidos que tienen diferentes densidades y no son solubles entre sí.

 En esta técnica se requiere un embudo de decantación que contiene una llave para la regulación del líquido. Una vez decantada la mezcla (dejar en reposo) el elemento más denso irá al fondo y por medio del embudo de decantación, cuando se abre la llave se permite el paso del líquido más denso hacia un recipiente ubicado en la base, quedando el líquido con menor densidad en la parte de arriba del embudo.

- Cristalización y precipitación: esta permite la separación de un soluto sólido de que se encuentra disuelto en un disolvente. Se calienta la disolución para concentrarla, luego se la filtra y se la coloca en un cristalizador hasta que se evapore el líquido, quedando el sólido en forma de cristal.

- Destilación: es útil para la separación de líquidos que son solubles entre sí. Lo que se hace es hervirlos y, como esto lo hacen a distintas temperaturas de ebullición, se toman sus vapores por un tubo para luego pasarlo al estado líquido nuevamente. Esto es posible gracias a que hierven en distintos tiempos. Por ejemplo imaginemos agua y sal. El agua hierve a 100ºC, si calentamos la mezcla a esa temperatura lo que se evapora será el agua, la sal no se evaporará (tiene temperatura de ebullición más alta). Si recogemos el vapor tenemos el agua separada de la sal. Puedes saber más aquí: Destilación Simple.

Sublimación

    La sublimación o volatilización, es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina sublimación inversa; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

Condensación 

    La condensación, es el cambio de estado que se produce en una sustancia al pasar del estado gaseoso al estado líquido. La temperatura a la que ocurre esta transformación se llama punto de condensación.  

    Podemos decir entonces que en el estado sólido las partículas están ordenadas y se mueven oscilando alrededor de sus posiciones. A medida que calentamos el agua, las partículas ganan energía y se mueven más deprisa, pero conservan sus posiciones.

    Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión (0ºC) la velocidad de las partículas es lo suficientemente alta para que algunas de ellas puedan vencer las fuerzas de atracción del estado sólido y abandonan las posiciones fijas que ocupan. La estructura cristalina se va desmoronando poco a poco. Durante todo el proceso de fusión del hielo la temperatura se mantiene constante.

    En el estado líquido las partículas están muy próximas, moviéndose con libertad y de forma desordenada. A medida que calentamos el líquido, las partículas se mueven más rápido y la temperatura aumenta. En la superficie del líquido se da el proceso de vaporización, algunas partículas tienen la suficiente energía para escapar. Si la temperatura aumenta, el número de partículas que se escapan es mayor, es decir, el líquido se evapora más rápidamente.

    Cuando la temperatura del líquido alcanza el punto de ebullición, la velocidad con que se mueven las partículas es tan alta que el proceso de vaporización, además de darse en la superficie, se produce en cualquier punto del interior, formándose las típicas burbujas de vapor de agua, que suben a la superficie. En este punto la energía comunicada por la llama se invierte en lanzar a las partículas al estado gaseoso, y la temperatura del líquido no cambia (100ºC).

    En el estado de vapor, las partículas de agua se mueven libremente, ocupando mucho más espacio que en estado líquido. Si calentamos el vapor de agua, la energía la absorben las partículas y ganan velocidad, por lo tanto la temperatura sube.

ACTIVIDADES

1- Completa la tabla respondiendo SI o NO, según corresponda.

2- Escribí el cambio de estado que se produce en cada situación.

3- Completa el siguiente esquema con el nombre de los cambios de estado que experimenta el agua.

4- Marca con una X el casillero que corresponda según los cambios de temperatura que necesite el cambio de estado.

 Sistemas homogéneos y heterogéneos

Actividades

1) Nombrar 10 sistemas homogéneos y 10 heterogéneos y dibujar

Por ejemplo

Sistema homogéneo  agua y azúcar veo una fase y puse 2 componentes agua y azucar

Sistema heterogéneo agua y aceite 2 fases veo 2 cosas componentes agua y aceite

2) Tu hermanito más pequeño se puso a jugar en la cocina cuando nadie lo veía y en una cacerola mezcló un poco de harina, un puñado de arroz, medio litro de agua, unas pizcas de sal fina, un chorrito de aceite y dos o tres corchos. ¡Espectacular el SISTEMA MATERIAL que formó!! Más allá del "lío" que también hizo.

 a- ¿Qué tipo de SISTEMA MATERIAL logró formar tu hermanito?

 b- ¿Cuántas FASES tiene el sistema?

c- ¿Cuáles son sus COMPONENTES?

 d- ¿Qué métodos o procedimientos utilizarías para separar cada una de las FASES de dicho sistema? Explicá cómo harías cada separación y qué elementos usarías en cada caso.

3) Dados los siguientes sistemas materiales, clasifícalos en HOMOGENEO o HETEROGENEO según corresponda e indica cuáles son sus componentes:

a- agua salada con trozos de hielo

b- agua, aceite y trozos de corcho

 c- una ensalada de tomate, lechuga y zanahoria rallada

d- un trozo de hierro

e- agua con mucho azúcar (una parte del azúcar quedó depositada en el fondo)

 f- aire filtrado y seco

g- un té con azúcar totalmente disuelta

 h- alcohol con agua

i- una barra de chocolate

 j- un trozo de bronce (aleación de cobre y estaño)

4) Inventá sistemas materiales que cumplan con las siguientes condiciones:

a- sistema heterogéneo de tres fases y dos componentes

 b- sistema heterogéneo de dos fases y tres componentes

 c- sistema homogéneo de tres componentes

 d- sistema homogéneo de un solo componente

5) Marcá con una cruz (X) aquellos sistemas que sean SOLUCIONES:

a- agua de mar filtrada

b- agua con gotas de vinagre

 c- aceite

 e- madera

 f- bronce

g- jugo de naranja diluido en agua

h- agua mineral

6) ¿Qué METODOS DE SEPARACIÓN DE FASES aplicarías a cada uno de los siguientes SISTEMAS MATERIALES?

a- arena con limaduras de hierro.

 b- agua con nafta son dos líquidos que no se mezclan.

c- arena y sal gruesa.

d- agua y piedras.

 e- agua y trocitos de telgopor.

 f- agua y arena.

g- arena y canto rodado.