FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO
TEMA 3: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA
TEMA 3: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA 1. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
MATERIA
SUSTANCIAS PURAS
ELEMENTOS
MEZCLAS
COMPUESTOS
HOMO HOMOGÉ GÉNE NEAS AS
y
MATERIA: es todo aquello que nos rodea.
y
SUSTANCIAS PURAS: son aquellas que no se pueden descomponer en
otras
sustancia s
más
HETE HETER ROGÉ OGÉNE NEAS AS
sencillas
utilizando procedimientos físicos. Las sustancia s puras tienen propiedades específicas que las caract erizan, como ejemplo la d ensidad, el punto de fusión, etc. Ejemplos por
de sustancia s puras: agua, sal, aceite, oro, hierro, etc. Las sustancia s puras se clasifican en:
Elementos: son aquellas sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más simples por ningún proc edimiento. Por ejemplo: plata,
hidrógeno, oxígeno, etc.
Compuestos: son aquellas sustancias puras que se pueden descomponer en otras más simples por procedimientos químico s. Por ejemplo: agua, sal,
ozono, etc. y
MEZCLAS: es la combinación d e dos o más sustancias puras que se pueden separar por procedimientos físicos. Por ejemplo: agua y aceite; agua y sal; etc, Se clasifican en: Homogéneas :
es una mezcla en la que es imposible distinguir
sus compon entes a simple vista. Las mezclas homogéneas ejemplo: agua y azúcar ; también se llaman disoluciones . Por Página 1
TEMA 3: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA
FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO
aceite. Heterogéneas :
es una mezcla en la que es
sus componentes a simple vista. posible distinguir ejemplo: agua y aceite; una pizza, etc. Un Por
tipo de mezcla heterogénea es el coloide (emulsión) , que es una mezcla heterogénea que sa la luz. Por ejemplo: salsa d e tomate, puré de verduras, g el de baño, disper
gelatina, etc.
EJERCICIOS DEL LIBRO: Página 63: 21; Página 67: 25, 26, 27, 29, 30; Página 70: 55, 56 2.
SEPARACIÓN DE MEZCLAS
Para separar una mezcla en las sustancias puras que la forman se usan procedimientos físicos. Los procedimientos físicos a usar dependerán de si las mezclas están formada s por dos sólidos, por un sólido y un líquido o por do s líquidos.
Los procedimientos físicos más important es o habituales para separar mezclas son:
Criba: permite separar una mezcla de dos sólidos con diferentes tamaños de partícula . Por ejemplo: separar ena y grava. ar
Filtración: permite separar un sólido insoluble (que no se disuelve en un líquido) del líquido . Por ejemplo: ar ena de agua.
La filtración consiste en hacer pasar la mezcla a través de un papel de filtro, de forma que el líquido pasa a travé s del papel Página 2
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FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO
etenido en el papel de filtro. y el sólido queda r
Cristalización: permite separar un sólido soluble o disuelto en un líquido . Por ejemplo sal en agua. evaporar el líquido de la di solución y obtener los La cristalización con siste en hacer ealiza por ejemplo en las cristales del sólido. La cri stalización es el proceso que se r salinas de agua de mar para obt ener la sal común.
Separación magnética: permite separar un sólido ferromagnético como el hierro, el niquel y el cobalto del es esto de los componentes de la mezcla, empleando un r
imán.
Decantación: permite la separación de dos líquidos inmiscibles como el agua y el aceite. eposar la mezcla en un embudo de Consiste en dejar r
decantación hasta la separación de los dos líquidos. Una e una válvula dejando pasar el vez separados se abr líquido de mayor densidad (en este caso el agua) hasta la
frontera de separación de los líquido s (interfase), quedando en el embudo el líquido de menor densidad (aceite).
Destilación: permite separar dos líquidos miscibles con distinto punto de ebullición . Por ejemplo el alcohol del vino.
El procedimiento es el siguiente: la mezcla se introduce en un matraz matraz y se calienta. El líquido con menor punto d e ebullición se evapora, a su t emperatura de ebullición efrigeración en el cual vuelve a que conocemos, y se hace pasar por un tubo d e r ecoge en otro matraz. pasar a estado líquido y se r Página 3
TEMA 3: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA
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Esto se controla mediante un termómetro situado en el interior de la mezcla. El líquido de menor punto de ebullición estará evaporando ha sta que no quede nada en la mezcla y esto lo sabr emos por qu e durante el tiempo en que se está evaporando, el termómetro no cambiará d e temperatura. En el momento en que el
termómetro empiece a subir de temperatura indicará qu e todo el líquido de menor punto de ebullición se ha evaporado y qu e en el matraz solo queda el vino sin el alcohol, en ese momento se deja de calentar.
Cromatografía: permite separar los componentes de una mezcla homogénea. ejemplo los componentes de la tinta de Por
un rotulador. ealiza utilizando una fa se estacionaria Se r ejemplo un papel de filtro y una como por ejemplo alcohol. fase móvil como por la fase estacionaria en contacto Al poner
con la fase móvil, ésta asciende por capilaridad a través de la fase estacionaria separándose los componentes de la mezcla.
Ejercicios del libro: Página 68: 34, 35, 36, 37.
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ezcl ezclas se san e f rma eneral eneralizada en la industr ia. V amos a er
algunos lgunos ejempl emplos: os:
Obtenc i n de
se obtiene pr palmente de la caña de azúcar o úcar: el azúcar incipal
de la remol remolacha azucarera. Para ello llo se real realizan ar procesos: ios procesos: muele la caña de azúcar obteni ndose un jugo. 1. Se muel cal 2. Al jugo se le añade cal produce
una
orma orma f
se dej deja reposar en un tanque. En este proceso se de
decantaci n
sedimentaci n
sól sólido -l -líquido)
obteni ndose por un lado un sól sólido en el f ondo ondo, llamado llamado cachaza
por otro
lado el jugo claro. lleva a un evaporador para eliminar el agua que contiene hasta . Este jugo se lleva obtener una especie de jarabe .
4. Este jarabe se le somete a una cr istalización obteni ndose por un lado un líquido llamado llamado miel
unos cr istales que son el azúcar .
los se les somete a centr ugación. Los cr 5. Para separar if if istales separados de la miel son, por último, secados mediante aire cal caliente.
El azúcar así obtenido es el que se conoce como azúcar moreno. El azúcar blanco se obtiene quit ndol ndole impurezas al azúcar mo reno reno. Depurac i
n de aguas residuales:
ada vez que hacemos uso del del cuar to de baño
³condenamos´ una media de 10 -20 litros de agua, en la mayor ía de los casos potabl able, a conver dual neg negra que podr llegar a constituir un titirse en agua residual ía lle probl problema medioambien tal ser solo io, no sol
por el hecho de ver ter estas aguas
contaminadas a los cauces de los r el poco aprovecham iento íos, sino tambi n por de ese agua para otros usos, ocasionándose una pérdida de ener gía y económica.
Se denominan aguas residuales , por tanto, las que han sido utilizadas en las viviendas, en la industr cultura y en los servicios, pudiéndose incl ncluir ia, en la agr icul lluvia y discurren por las call calles es y espacios libres, por también las que proceden de lluv los tejados, patios y azoteas de los edificios. duales producidas en la vida diar Estas aguas residual ia deben ser transpor tadas y raes raestructura compuesta de alcantar llas tratadas adecuadamente. Se necesita una inf illas y col colectores, y de unas instalaciones denominadas Estac i nes de
egenerac i n
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de
guas
esiduales (E
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conjunto, posibiliten la devol devolución del del ) que, en un conj
agua al medio ambiente en condiciones compatibles con él. el agua se siguen las siguientes etapas: apas: Para depurar
1. Pretratamiento:
on el pretratamiento se elimina la par polución más te de pol
visible: cuerpos vol voluminosos, trapos, pal palos, hoj hojas, arenas, grasas y mater llegan f lotando o en suspensión desde los iales similares, que lle col colectores de entrada . Para ello llo se real realiza un desbaste consiste en una especie de filtro f ormado ormado por barras ver cales que retienen sól sólidos más titical vol voluminosos), un desarenado consiste en la eliminación de par culas del del títícul desengrasado consiste en tamaño de la arena mediante sedimentación) y un deseng eliminar las grasas inyectando aire al agua para que se desemul desemulsione la grasa y ascienda a la super del agua). fificie del rculares, 2. Tratamiento pr imar io: el agua se deposita en unos tanques circul llamados llamados decantadores, donde se separan por sedimentación sól sólidos que no se han separado en el pretratamiento.
. Tratamiento secundar io: en este proceso el agua se deposita en unas grandes bal balsas en las que se cul cultivan bacter ias que permiten eliminar sustancias or gánicas presentes en el agua.
4. Tratamiento terciar io: Este tratamiento consiste en un proceso físico-químico que utiliza la precipitación, la filtración y/o la cloración para reducir drásticamente los nivel veles de nutr gánicos, especialmente los ientes inor os osf atos y nitratos del del ef luente final nal. f Beb idas
ituosas: este tipo de bebidas se obtiene a par titir de la d estilación de espir
líquidos azucarados f ermen ermentados
la f ermen ermentación de azúcares es un proceso
biológico que produce alcohol cohol mediante la adición de levaduras y/o bacter ias) . Por ejempl emplo. - La ginebra se obtiene a par ermen ermentación de ba yas yas de titir de la destilación de la f enebro. - El ron se obtiene a par de la destilación de la f ermen ermentación de la mel melaza de la titir caña de azúcar . - El vodka se obtiene a par de la destilación de la f ermen ermentación de cereal cereales. titir abr abr ermen erment ación alcohól cohólica donde En todos los procesos de f icación se producen la f se produce el alcohol cohol) y poster iormente se somete a una destilación para obtener
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una bebida más pura la destilación se real realiza para eliminar el a gua de la bebida y obtener un mayor contenido alcohól cohólico). solo se real realiza la f ermen ermentación: ón: En el caso de la cerveza y el vino sol -
erveza: erveza: f ermen ermentación de cereal cereales tr igo, cebada, centeno, etc.) con levaduras
durante 5 -9 días. - Vino: no: f ermen ermentación de uvas con hong hongos se encuentran de f orma orma natural ural en los holl holle ejos de las uvas) durante 10 días. 3. DISOLUCIONES Una
disol solución es una mezcl mezcla homog homogénea de dos o más componentes, que reciben los
siguientes nombres: nombres: es el componente que está en mayor cantidad. Por lo general eneral es agua.
y
Disolvente:
y
Soluto: es el componente puede ser uno o más de uno ) que está en menor cantidad.
del disol solvente y el sol soluto nos da la disol solución. Según esto, la suma del 3.
. Concentraci n de una disoluci n
La concentración de una disol solución indica la cantidad de sol soluto que hay en una determinada cantidad de disol solución. La concentración de una disol solución se puede expresar de var ormas: ormas: ias f
soluto que hay en 100 gramos de Porcentaje en masa: expresa la masa de sol disol solución. Su expresión matemática es: es:
% masa =
×
* 100
Ojo, siempre vamos a poner la masa en gramos.
calcul cular el porcentaje en masa de una disol solución de suero Ejercicio : Vamos a cal mezclan g de cloruro sódico con 00 ml de agua destilada . fisiológico en el que se mezcl Soluto: 3,0 g de cloruro sódico Disolvente: 300 g de agua destilada (300 ml = 300 g de agua destilada) Disolución: 300 + 3 = 303 g %
masa =
* ×
00 = 0,99 % P i
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significa que en 100 g de disolución hay 0,99 g de soluto y 99,01 g de
disolvente. mezclan 25 g de azúcar con 125 g de agua. alcul cula: Ejercicio 2: Se mezcl a) El % masa. b) La cantidad de azúcar disuel suelta en 00 g de disol solución. ¿ uál uál es la cantidad de disol solvente? c) La masa de disol solución que contiene 48 g de sol soluto. d) La masa de disol soluci ón que contiene 110 g de disol solvente. Soluto: 25 g de azúcar Disolvente: 125 g de agua Disolución: 125 + 25 = 150 g a)
×
masa =
%
* 00 = 6,67 %
× × × × ×
b)
=
= 50,0 g soluto
La cantidad de disolvente es: es: 00 g disol solución ± 50,01 g sol soluto = 249,9 g
c)
d)
× = × =
*
= 287,94 g disoluci n
= 132 g disolvente
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volumen de sol soluto que hay en 100 ml de Porcentaje en volumen: expresa el vol disol solución. Su expresión matemática es: es:
% volumen =
×
Ojo, siempre vamos a poner el volumen en ml.
* 100
calcul cular la concentración en % en vol volumen de una disol solución Ejercicio 1: Vamos a cal que se obtiene al mezcl mezclar cohol etílico en 250 ml de agua destilada. 10 ml de alcohol último vamos a cal calcul cular la concentración en % en vol volumen de la disol solución. 1. Por Soluto: 10 ml de alcohol etílico Disolvente: 250 ml de agua destilada Disolución: 250 + 10 = 260 ml % volumen = sto sto E
×
100 * = 3,85%
significa que en 100 ml de disolución hay 3,85 ml de soluto y 96,15 ml de
disolvente . mezclan 50 ml de ácido clorhídr Ejercicio 2: Se mezcl ico con 150 ml de agua destilada. alcul cula: a) El % vol volumen. b) El vol volumen de ácido clorhídr solución. ¿ uál uál es el ico que hay en 250 ml de disol vol volumen de agua? c) El vol volumen de disol solución que cont iene 5 ml de sol soluto. d) El vol volumen de disol soluci ón que contiene 8 5 ml de disol solvente. Soluto: 50 ml de ácido clorhídrico Disolvente: 150 ml de agua Disolución: 150 + 50 = 200 ml a)
%
volumen =
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* 100 = 25%
× ×
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= 62,5 ml soluto P i
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La cantidad de disolvente es: es: 250 ml disol solución ± 62,5 ml sol soluto = 187,5 ml
c)
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*
× = × =
= 140 ml disoluci n
= 113,3 ml disolvente
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AC V DAD BEBI DA ALCOHÓLICA: htt ://c ://carme armenven nvene e as. as.wik wikis is ace aces.c s.com om
Concentrac i n en masa: expresa la masa de sol soluto
que hay en 1 litro de
disol solución. Su expresión matemática es: es:
Concentración en masa (g/l) =
×
en agua hasta obtener una disol solución de 100 Ejercicio 1 : Se añade 5 g de azúcar ml.
alcul cula: a) La concentración en masa. b) La cantidad de azúcar que hay en 250 ml de disol solución. c) El vol volumen de disol solución que contiene 5 g de azúcar . Soluto: 5 g de azúcar. Disolvente: -------- (no podemos saberlo con los datos que tenemos)
Disolución: 100 ml *
= 0,1 l
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a) Concentración en masa (g/l) =
×
= 50 g/l
×
× ×
b) 250 ml disolución
c) 35 g soluto *
*
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SOLUBILIDAD
llama solubilidad de una sustancia a la cantidad máxima de soluto que se puede Se llama disolver en una determinada cantidad de disolvente . soluciones se pueden clasificar en: en: Según esto, las disol Disoluci
aquella a en la que hay poco sol soluto con rel relación al disol solvente y n diluida : aquell
podr solver más sol soluto. íamos disol Disoluci
n concentra da: aquell aquella a en la que hay mucho sol soluto con rel relación al
disol solvente, pero podr solver más sol soluto. íamos disol Disoluci
aquella a en la que no se puede disol solver más sol soluto con n saturada : aquell
rel relación al disol solvente. La solubilidad de un sol soluto en un determinado disol solvente depende de la temperatura . solubilidad es mayor solver mayor Así, a mayor temperatura la sol , es decir , se puede disol cantidad de sol soluto en una determinada cantidad de disol solvente. ejempl emplo, si observamos la gráfica de sol solubilidad del del KN Por
:
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TEMA 3: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA
g KNO3/100 g
agua
140 120
100 80 60
40 20 0 10
20
30
40
50
60
T (º C)
emos disolver como máximo 3 g ed K O 3 en Esta gráfica no s indica que a ºC pod
g d e agua, de forma que si añadimo s
es estantes g solo se dis olverán 3 g ylos r
ecipitado s sin disolver. g quedarán en el fondo del vaso de pr
Pero si calentamos la disolución hasta los
emos disolver hasta 3 g ed ºC podr
K O3.
ABOR ATORIO LAB ORA Vamos a comprobar la solubilidad del cloruro potásico en función de la temperatura. La gráfica de solubilidad es la siguiente: . Pesamos en la balanza
g ed cloruro
potásico. . En una prob eta tomamos
ml de agua
destilada. ecipitados y 3. Añadimos el agua a un va so de pr echamos los
g de cloruro potásico.
. Según la gráfica la solubilidad a ºCes de 3 lo tanto se disolverá todo el cloruro de g, por
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FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO
TEMA 3: LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA
potasio. . Ahora pesamos
g más de cloruro potásico y lo echamos en el vaso de
ecipitado. pr
. Según la gráfica, puesto que la solubilidad es de 3 g, y ehmos echado g, quedará cloruro de potasio sin disolver. 7. Ahora calentamos la disolución y agitamo s continuamente (introducimo s un edes ni el fondo del vaso). A medida que aumenta termómetro sin que toque las par la t emperatura de la di solución, el cloruro de potasio qu e quedaba si di solver se va e? e? disolviendo, hasta que todo está disuelto. A qué temperatura ocurr
. Si dejamos de calentar y esperamo s que la disolución se vaya enfriando
qué
e? e? ocurr
cristalización , así si por ejemplo tenemos una La solubilidad es la base de la cristalización, disolución de K O3 formada por gedsoluto en
gedagua a una temperatura de
la disolución hasta los ºC, todo el soluto estará disuelto. Si ahora d ejamos enfriar
ºC, según la gráfica, de los es estantes y los r
edarán g de soluto que había disueltos, 3 g qu qu disueltos
ecipitarán. g pr
gases, la solubilidad disminuye En el caso de los gases, ejemplo la gráfica de con la t emperatura, así por solubilidad del oxígeno es:
En este caso a mayor t emperatura menor cantidad de oxígeno se puede disol ver. Así, por ejemplo, en el caso de los ríos, si aumenta la temperatura hay menos oxígeno es es vivos que viven en los ríos. disuelto lo que implica un grave problema para los ser
Este es otro más de los problemas medioambi entales del calentamiento global y d e la contaminación del agua.
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