U1 T2. Elementos, compuestos y mezclas

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U1 T2. Elementos, compuestos y mezclas
Actividad de Lectura
¿Sabes cuánto pesa el alma?
Una curiosa leyenda dice que, cuando morimos,
perdemos 21 gramos y que esa medida
corresponde al alma que se separa de nuestro
cuerpo cuando fallecemos. Esta creencia surgió
en 1907 cuando a un macabro médico, Duncan
Macdougall, le dio por pesar a la gente en
estado de agonía antes de morir. Estos
experimentos
difícilmente
pueden
ser
considerados científicos, y a pesar de que los
resultados variaron considerablemente de 21
gramos, dentro de la cultura popular esta cifra
se ha convertido en sinónimo de la medida de la
masa del alma.
Hasta ha dado titulo a una película en 2003,
"21 gramos" , en la que intervienen entre
Wikipedia
otros: Sean Penn, Naomi Watts y Benicio Del
Toro.
Si quieres ver el "trailer" de la película, pulsa en el botón de más abajo.
Precisamente eso, los " entes inmateriales ", es lo que
no vamos a estudiar, sino que estudiaremos la materia.
Todos los objetos que podemos percibir con nuestros
sentidos están hechos de materia: el aire que
respiramos, el libro que leemos, los alimentos que
tomamos, el agua del mar, etc.
Wikimedia . Cristian Ordenes. CC.
Materia es todo aquello que tiene masa y se encuentra
en algún lugar que podemos precisar, es decir, que
tiene un determinado volumen. Por ello, para
demostrar que algo existe y es material, basta con
indicar su masa y su volumen.
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Actividad
Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen .
Como ya has visto en el tema anterior, la materia está constituida por átomos,
precisamente, su masa se debe a la de los átomos que la forman.
En este tema veremos cómo se encuentra la materia en la naturaleza y cómo podemos
clasificarla. Aprenderás a diferenciar los elementos, los compuestos y las mezclas.
En la siguiente galería de imágenes aparecen varios sistemas materiales que
aprender a distinguir y clasificar correctamente, pero eso será más adelante.
Cristales de oro . Wikimedia .
Agua y hielo .
Fotolibre.org . Tat. Licencia
Alchemist.hp. Licencia CC.
Café con leche
deberás
. Wikimedia . J.M.
Pérez. Licencia CC.
CC.
AV - Pregunta de Elección Múltiple
Entre los siguientes sistemas se ha "colado" uno que no es material, ¿podrías
indicar cuál es?
Una imagen religiosa.
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Un programa del ordenador (por ejemplo, el procesador de textos).
El Sistema Solar.
Una nube.
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1. Cómo se encuentra la materia en la
naturaleza
Pre-conocimiento
¿Sabes cuál es la sustancia más
abundante que se observa en la
fotografía?, ¿el hielo?, ¿el agua?,
¿acaso el vapor de agua?
Muy buena pregunta, y seguro que
has dado la respuesta correcta, pues
como sabes, el hielo es agua sólida y
también hay agua en estado gaseoso
en la atmósfera.
Pues es muy difícil encontrar una
sustancia que esté, de forma natural,
en los tres estados de agregación. A
Iceberg en Flickr . Licencia CC
las
temperaturas
que
nosotros
vivimos (digamos que entre -10ºC y
40ºC), la mayoría de las sustancias o están en estado sólido, o en estado
líquido, o en estado gaseoso... salvo el agua, claro, la sustancia más abundante
en nuestro planeta.
En realidad, nada "es" sólido, líquido o gaseoso. Como el agua, todas las
sustancias pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso... según la
temperatura a la que se encuentren .
Como ya sabes, la materia la podemos encontrar en tres
sólido , líquido y gaseoso .
estados de agregación :
Las características de cada uno de los estados de agregación se pueden explicar basándonos
en la interacción entre las partículas que los constituyen:
En los líquidos las fuerzas
En los gases apenas hay
entre las partículas son
fuerzas
entre
las
más intensas que en los
partículas y por eso éstas
gases,
por
eso
se
se mueven libremente.
mantienen unidas, pero
En los sólidos, las fuerzas
entre las partículas son
muy intensas, tanto, que
prácticamente no pueden
moverse,
y
tan
solo
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conservan
una
gran
vibran.
libertad de movimiento.
Pre-conocimiento
¿Sabías que el plasma es el cuarto estado
de agregación de la materia?
Cuando un gas se calienta hasta una
temperatura muy elevada los electrones
pueden escapar de sus órbitas alrededor del
núcleo del átomo. Cuando los electrones ya
no están atrapados en sus órbitas alrededor
del núcleo, tenemos el estado de plasma.
Esto es cuando un gas se convierte en un
montón de electrones que se han escapado
de la fuerza del núcleo, y los iones que
están cargados positivamente, porque han
perdido uno o más electrones.
Lampara de plasma .
imagen de dominio público.
Si bien en nuestro planeta es un estado
poco frecuente, la mayoría de la materia en
el Universo se encuentra en el estado de plasma. Esto es porque las estrellas,
que son tan calientes que sólo pueden existir en estado de plasma, forman una
gran parte de la materia del Universo.
Actividad
Que una sustancia esté en un estado de
agregación u otro depende de cómo estén unidas
entre sí las partículas que la forman y de lo rápido
que se estén moviendo.
Lo primero depende del tipo de partículas de
las que esté hecho el cuerpo, es decir, de la
sustancia concreta de que se trate.
Lo segundo depende
la que esté.
de la temperatura a
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Si
el
Termómetro .
estado
Imagen de dominio público.
de
Calentamiento del agua en educaplus.org . Licencia CC
agregación en que se encuentra una sustancia depende de la temperatura, si aumentamos
la temperatura lo suficiente, lograremos que cambie de estado.
Observa la animación de la derecha, se trata de un recipiente que contiene unos cubitos
de hielo y que calentaremos lo suficiente. Pulsa el botón comenzar y observa atentamente.
Actividad
Actuando sobre la temperatura, es decir, calentando o enfriando, podemos
lograr que las sustancias cambien de estado.
Llamamos:
Punto de fusión a la temperatura a la que ocurre el paso de sólido
a líquido.
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el líquido pasa a gas.
Cambios de estados . Imagen de dominio público.
En
la
gráfica
se
representa la variación de
la temperatura de una
sustancia con el tiempo.
Responde a las siguientes
preguntas:
a) ¿Es una gráfica de
enfriamiento
o
de
calentamiento? ¿Por qué?
b)
¿Cuál
es
la
temperatura de fusión?
c) ¿Cuál es la temperatura de ebullición?
d) ¿En qué estado de agregación se encuentra a 25ºC?
e) ¿Cuál es su estado de agregación inicial?
Pre-conocimiento
Muchas veces el lenguaje nos confunde si no sabemos entenderlo bien. ¿Es lo
mismo decir "el agua se evapora a 100ºC" que decir "el agua hierve a 100ºC"?
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nubes se evapora desde el mar, los
ríos, los lagos,... ¿acaso el mar, los
ríos, los lagos están a 100ºC?
Evidentemente no.
El agua se
evapora a cualquier temperatura,
pero sólo hierve (ebulle) a
100ºC ,
cuando
está
a
su
temperatura de ebullición.
¿Y cómo es eso? La temperatura está
relacionada con la velocidad media de
las moléculas; a una temperatura
dada, no todas las moléculas se
mueven igual de deprisa, las hay más
lentas que la media y las hay más
rápidas que la media. Siempre habrá
alguna molécula "listilla" de la
superficie de un líquido, que corra lo
suficiente como para poder escapar
de sus vecinas y pasar a ser una
molécula de gas. Por eso,
los
líquidos se evaporan a cualquier
temperatura .
Debido
a
esto,
para
evitar
confusiones, llamamos evaporación
al paso de agua líquido a agua gas
Evaporación . Licencia CC
que
se
produce
a
cualquier
temperatura en la superficie del
líquido, y ebullición , al cambio de
estado que se produce en cualquier zona del agua a temperatura constante
(100ºC, si la presión es 1 atmósfera).
De manera general, llamamos vaporización al cambio de estado de líquido a
gas, por tanto, hay dos tipos de vaporización, la evaporación y la ebullición.
También de la superficie de los sólidos "se escapan" moléculas y pasan
a ser moléculas de gas. Piensa si no cómo puede ser que olamos un sólido o que
la bola de alcanfor (naftalina) que ponemos en el armario "desaparezca" al cabo
de cierto tiempo.
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2.
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Qué
tipos
de
cambios
puede
experimentar
Pre-conocimiento
¿Sabes cuál es la diferencia entre los
procesos físicos y los químicos? Conocer
en qué consisten estos procesos te va a
ser de gran utilidad para comprender bien
el apartado siguiente: Cómo podemos
diferenciar y clasificar la materia .
Combustión de unas velas
Flickr
Onicófago. Licencia CC.
Vas a entender fácilmente la diferencia entre
transformación física y química con algunos ejemplos:
En el apartado anterior hemos visto que la
materia se puede presentar en estado sólido,
líquido y gas, y que la diferencia entre éstos es la
libertad con que se mueven las partículas. Por
tanto, cuando se produce un cambio de estado
las partículas que forman la materia son las
mismas, sólo que se mueven con más o menos
libertad.
Cuando encendemos una bombilla, los
electrones del filamento de wolframio se ponen
en movimiento y chocan contra los átomos
haciendo que el filamento se caliente y emita luz,
pero las partículas del filamento no cambian,
siguen siendo átomos de wolframio.
Los cambios de estado y la electricidad son
transformaciones o procesos físicos , porque no
afectan a las partículas que forman la materia.
Wikimedia . Arnoldius. Licencia CC
Puente oxidado CNICE
En cambio, cuando quemamos una hoja de
papel, encendemos una vela o cuando se oxida un objeto de hierro, sus partículas
cambian al combinarse con el oxígeno de la atmósfera, y se obtienen sustancias
distintas a las iniciales.
La combustión y la oxidación son transformaciones o procesos químicos , porque las
partículas que forman la materia se ven afectadas .
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Importante
Transformaciones físicas . Son aquellos cambios que no afectan a
las partículas que forman un cuerpo. Los cambios de estado (fusión,
ebullición, etc), la imanación, la disolución, etc; son transformaciones
físicas.
Transformaciones químicas . Son aquellos cambios en los que las
sustancias que intervienen se convierten en nuevas sustancias. Dichos
cambios son producidos por la electricidad, el calor, la luz, etc.
AV - Pregunta de Selección Múltiple
Indica cuáles de los siguientes cambios son transformaciones físicas:
Combustión de una vela.
Deformación de un muelle.
Imanación de un trozo de hierro.
Ennegrecimiento de un anillo de plata.
Secado de la ropa.
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Cómo
podemos
diferenciarla
y
clasificarla
Podemos clasificar la materia observando cómo responde al tratamiento por procedimientos
físicos y químicos:
Wikimedia . H. Cowper. Licencia CC.
¿Qué harías para separar los ingredientes de una
ensalada? Lo más lógico es que uses el tenedor y
apartes mecánicamente los ingrediente uno a uno,
por ejemplo: primero la lechuga, después el tomate,
seguidamente las aceitunas, etc. Este procedimiento
no modifica las partículas que forman los distintos
componentes de la ensalada y es, por tanto, una
transformación física. Por eso decimos que la
ensalada es una mezcla de sustancias, porque
podemos
separar
sus
componentes
por
procedimientos físicos.
Cualquier material que estudiemos o es una mezcla o
es una sustancia pura. A diferencia de las mezclas,
las sustancias puras no se pueden descomponer en
otras sustancias por procedimientos físicos.
Importante
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procedimientos físicos.
Sustancia pura . Materia que no se puede separar en otras
sustancias por procedimientos físicos.
Si te fijas en la fotografía de la derecha, enseguida te das cuenta
de que se trata de una mezcla de agua y aceite. Observas dos
partes claramente diferenciadas que presentan propiedades
distintas (color, sabor, densidad,...).
A las mezclas, como el agua y el aceite, o la ensalada, que no
presentan el mismo aspecto en todas sus zonas, las denominamos
mezclas heterogéneas .
En cambio, si disuelves una cucharada de azúcar en un vaso con
agua, obtienes una mezcla que presenta las mismas características
en todas sus zonas y no puedes distinguir, ni a simple vista ni con
un microscopio, las partículas de azúcar disueltas.
A las mezclas que presentan un aspecto uniforme, como el azúcar
disuelto en agua, las llamamos mezclas homogéneas o
disoluciones .
Flickr . Bitjungle. C
Importante
Mezcla homogénea o disolución . Mezcla que presenta un aspecto
uniforme a simple vista o a través del microscopio.
Mezcla heterogénea . Mezcla que no presenta un aspecto uniforme a
simple vista o a través del microscopio.
Aunque la mayoria de los materiales que usamos en nuestra vida cotidiana son mezclas,
podemos encontrar algunos ejemplos de sustancias puras en nuestros hogares: el agua
destilada que utilizamos para planchar, la sal de cocina, el papel de aluminio, un anillo de
oro o de plata, etc.
Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos .
Llamamos compuesto a toda sustancia pura que se puede descomponer en otras
mediante procedimientos químicos.
El agua es un compuesto porque se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno si le
hacemos pasar una corriente electríca (electrólisis).
Llamamos elemento a toda sustancia pura que no se puede descomponer en otras por
procedimientos químicos.
El hidrógeno y el oxígeno no se descomponen por procedimientos químicos en otras
sustancias más sencillas y son, por tanto, elementos químicos.
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Importante
Compuesto . Es una sustancia pura que se puede descomponer en
otras por procedimientos químicos ordinarios.
Elemento . Es aquella sustancia pura que no se puede descomponer
en otras mediante procedimientos químicos ordinarios.
Electrólisis del agua
AV - Pregunta de Selección Múltiple
Indica cuáles de las siguientes sustancias son mezclas:
Cobre
Aceite de oliva
Granito
Agua de mar
Azúcar
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4. Mezclas. Cómo podemos separar sus
componentes
Recuerda
Una mezcla es un sistema material del que se pueden separar distintos
componentes, utilizando procedimientos físicos.
Estos procedimientos físicos aprovechan alguna propiedades que
diferencia a los componentes, como pueden ser, el estado de agregación,
la densidad, el punto de fusión, el de ebullición, etc...
Las siguientes imágenes se corresponden con algunos procesos de separación:
Cromatografía.
Natrij. CC
Wikipedia .
Criba.
Wikimedia . USAID Guinea.
Extracción.
Wikimedia . CC
CC.
En los apartados siguientes estudiaremos los procedimientos físicos que se utilizan para
separar los componentes de mezclas heterogéneas y de mezclas homogéneas.
Actividad de Lectura
Los nombres de los principales procedimientos de separación de los
componentes de una mezcla son: criba, decantación, separación magnética,
filtración, extracción, centrifugación, evaporación, cristalización, destilación,
cromatografía, etc.
En el siguiente vídeo se explican algunos de estos métodos.
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Indica el mejor procedimiento para separar una mezcla heterogénea formada
por un sólido y un líquido:
Cristalización
Filtración
Destilación
Separación magnética
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4.1. Mezclas heterogéneas
Recuerda
En una mezcla heterogénea se pueden distinguir a
simple vista o con el microscopio los distintos
componentes que tiene, incluso pueden estar en
distinto estado de agregación.
Flickr . Lippincott.
¿Que harías para separar una mezcla de agua y arena? Seguro que lo primero que se te
ocurre es usar un filtro que deje pasar el agua y que no pueda ser atravesado por los granos
de arena. Has pensado en este procedimiento porque sabes que el agua y la arena
presentan estados de agregación diferentes.
Todos los métodos de separación de mezclas se basan en lo mismo, en aprovechar las
diferencias que presentan los distintos componentes en relación con alguna propiedad, como
puede ser, el estado de agregación, tamaño, densidad, solubilidad, etc.
En la siguiente tabla se recogen algunos de ellos:
PROCEDIMIENTO ESTADO DIFERENCIA FUNDAMENTO
EJEMPLOS
Para separar
una mezcla de
arena y agua
la filtramos.
Sólidolíquido
Filtración
Sólidogas
Estado de
agregación
Líquidogas
Decantación
LíquidoDensidad
líquido
Uno de los
componentes
no puede
atravesar los
poros de un
filtro por el
tamaño de
sus
partículas.
Utilizando un
embudo de
decantación
podemos
separar dos
líquidos
inmiscibles.
El polvo se
separa del aire
en el fíltro del
aparato del
aire
acondicionado.
El filtro de la
boquilla de los
cigarrillos
separa parte
del alquitrán y
de la nicotina
del tabaco.
Separación
de agua y
aceite.
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En las siguientes imágenes puedes ver como se produce la filtración a escala Separación
microscópica;
Con un
un embudo que utiliza el vacío para que la filtración
seaimán
más rápida;de
unlatas
embudo
del de
decantación para separar líquidos que no se mezclan;
y un electroimán resto
utilizado
en
se separan
de una
central
de
tratamiento
de
residuos
sólidos,
para
separar
las
latas
del
resto.
SólidoSeparación
sólidos
Magnetismo
residuos
sólidos en las
plantas de
reciclado.
magnética
sólido
Disolución
selectiva
Se separa de
la mezcla por
disolución y
SólidoSeparación
Solubilidad filtración el
sólido
de arena y sal.
componente
Wikimedia .
Flickr . Teofolio.
soluble en un
Dominio Público.
www.paisajelimpio.com
disolvente.
magnéticos
de los que no
lo son.
Sugiere un método para separar los componentes de una mezcla formada por
arena, agua y aceite.
Curiosidad
Wikimedia . C. Bauer
Los COLOIDES son un caso particular de mezclas
heterogéneas. En ellos las partículas del componente
que se encuentra en menor proporción son muy
pequeñas, y no se ven a simple vista. Muchos de los
productos que utilizamos diariamente son coloides: las
espumas, las gelatinas, los geles de baño, la salsa de
tomate, la nata batida, la leche, la mayonesa, las
pinturas, la mantequilla, el queso, etc.
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Sabías que la leche contiene más de 100.000 compuestos diferentes.
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4.2. Disoluciones
Recuerda
Una mezcla homogénea, o disolución , es
aquella en la que los componentes están tan
íntimamente mezclados, que es imposible
distinguirlos tanto a simple vista como al
microscopio.
Wikimedia . Dominio Público.
Curiosidad
¿Has visto alguna vez en una lata de
cerveza una indicación como la siguiente:
ALC. 4,8 % vol ? ¿Sabes que significa?
Como sabes, la cerveza es una bebida
alcohólica que se fabrica a partir de la
cebada. Podemos considerar a la cerveza
como una disolución de alcohol y otras
sustancias en agua (más del 90% de su
volumen es agua). Decimos que el agua es
el disolvente porque se encuentra en
Imagen propia
mayor proporción, mientras que el alcohol
y cada uno de los otros componentes se
denominan
solutos ,
porque
se
encuentran en menor proporción.
Pues
bien, ALC. 4,8% vol es el porcentaje de alcohol en volumen que hay en una
cerveza determinada. Se lee cuatro con ocho por ciento en volumen de
alcohol , e indica que en cada 100 mililitros de esa cerveza hay 4,8 mililitros
de alcohol etílico.
Seguro que conoces muchos ejemplos de disoluciones, algunas de ellas como el aire o el
agua potable son imprescindibles para nuestra vida. El aire es una mezcla homogénea de
distintos gases entre los que destacan el nitrógeno y el oxígeno; el agua potable es una
disolución de distintas sales en agua; el agua de mar es una disolución de cloruro de sodio
y otros compuestos en agua; la gasolina es una mezcla homogénea de distintos
hidrocarburos, etc.
Importante
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Disolvente . Componente de la disolución que se encuentra en
mayor proporción.
Soluto. Componente o componentes que se encuentran en menor
proporción.
DISOLUCIÓN = SOLUTO + DISOLVENTE
Curiosidad
¿Disolución o coloide?
A veces es difícil distinguir a simple vista si
una mezcla es una disolución o un coloide.
Hay un método sencillo que nos ayuda a
diferenciar entre ambos tipos de mezclas.
Wikimedia . FEXX. Licencia CC.
Si iluminamos un coloide, y lo miramos en
dirección perpendicular a la de la luz, vemos
las partículas en suspensión, porque la luz
se esparce como le ocurre a la luz de los
faros de un coche cuando hay niebla, o a los
rayos de sol que se cuelan entre los árboles
de un bosque.
Esto no ocurre cuando iluminamos una disolución.
Las disoluciones se pueden clasificar atendiendo al estado de agregación del soluto y del
disolvente.
Disolvente Soluto Disolución
Sólido
Líquido
Gas
Sólido
Sólido
Ejemplo
Aleaciones. Ej. Acero (carbono en hierro)
Sólido
Suero fisiológico (sales en agua)
Líquido Líquido
Alcohol en agua
Gas
Oxígeno en agua
Gas
Gas
Aire
AV - Actividad de Espacios en Blanco
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heterogéneas o disoluciones.
El agua pura, la sal de cocina y el óxido de bario son
.
.
El aire, el agua del grifo y la gasolina son
La leche con Cola Cao y los macarrones con tomate son
.
El hidrógeno, el zinc y el diamante son
.
Enviar
Curiosidad
¿De qué estan hechas las monedas de un euro?
Una moneda de un euro es una mezcla heterogénea
formada por dos partes diferentes, que se distinguen a
simple vista. El anillo exterior es de color dorado y
está hecho de una aleación de cobre, zinc y níquel; y
el interior es de color plata, y está formado por una
aleación de cobre y níquel.
Wikimedia . ECB.
Para separar los componentes de una disolución en el laboratorio o en la industria se utilizan
procedimientos que dependen del estado de agregación de la mezcla y de las propiedades
físicas de los componentes.
Entre los métodos de separación más utilizados se encuentran la cristalización y la
destilación:
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CRISTALIZACIÓN . Se utiliza para separar
un sólido que está disuelto en un líquido y
para purificar sustancias sólidas. Se deja la
disolución en un recipiente para que el líquido
se evapore a temperatura ambiente. Este
procedimiento se utiliza en las salinas para la
extracción de sal.
Flickr . Dachalan. CC.
DESTILACIÓN . Se utiliza para separar una
disolución de sustancias líquidas con distinto
punto de ebullición; por ejemplo, una mezcla
de agua y alcohol. Se introduce la mezcla en
un matraz, se calienta y la temperatura va
aumentando hasta que empieza a hervir el
alcohol que es más volátil que el agua. Se
hace pasar el vapor de alcohol por un
refrigerante donde se enfría y condensa, y lo
recogemos en un vaso.
Wikimedia . Dominio Público.
En la siguiente animación puedes ver cómo se separan dos líquidos en el laboratorio
mediante la destilación:
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Sustancias
puras:
elementos
y
compuestos
Recuerda
Una sustancia pura es aquella de la que no se
pueden separar diferentes componentes por
procedimientos físicos.
Cobre
Wikimedia . J.
Zander
Hemos vistos que
si una sustancia
pura
no
puede
descomponerse en
otras
por
procedimientos
químicos
es
un
elemento . Esto
es debido a que los
elementos
están
formados por un
solo
tipo
de
átomos; es decir,
por átomos que
tienen el mismo
número atómico.
En cambio, los compuestos son sustancias puras que se pueden descomponer en otras
sustancias, porque están formados por más de un tipo de átomos.
El agua es un compuesto formado por los elementos químicos hidrógeno y oxígeno; la sal de
cocina es un compuesto químico llamado cloruro de sodio, formado por los elementos cloro y
sodio; el papel de aluminio y un anillo de oro, están formados, respectivamente, por los
elementos aluminio y oro.
AV - Pregunta de Selección Múltiple
En las siguientes fotografías puedes ver algunas sustancias puras: una bobina
de aluminio en una fábrica de Brasil, cristales de cuarzo, una mina de yeso en
Sorbas (Almería) y cristales de azufre.
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Wikimedia . R. Stuckert. Licencia CC
Wikimedia . K. Hammond. Licenc. CC
Wikimedia
Indica cuál o cuáles de las sustancias anteriores son compuestos:
Aluminio
Cuarzo
Yeso
Azufre
Mostrar retroalimentación
Importante
Elemento . Sustancia pura que está formada por un sólo tipo de
átomos.
Compuesto. Sustancia pura que está formada por más de un tipo de
átomos.
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A continuación se representan cuatro cajas que contienen elementos y
compuestos. Indica la letra que se corresponde con cada caja.
Caja A
Caja B
Caja C
La caja
contiene una mezcla de dos elementos.
La caja
contiene un solo elemento.
La caja
contiene una mezcla de un compuesto y un elemento.
La caja
contiene una mezcla de dos compuestos.
Caja D
Enviar
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEFINIDA
Las sustancias puras se representan mediante fórmulas, que indican
la proporción entre los átomos de los elementos que las componen.
La composición de una sustancia pura es siempre la misma,
independientemente del modo en que se haya preparado o de su
lugar de procedencia. Esto es lo mismo que decir que las sustancias
puras tienen una fórmula definida e invariable.
En el agua hay el doble de átomos de hidrógeno que de oxígeno,
independientemente de que la obtengamos en el laboratorio por
cualquier procedimiento o de que se encuentre en el mar, en un ser
vivo o en un planeta extrasolar. Por eso, la fórmula del agua es
H O.
Wikimedia . J. Walker
2
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS
La densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición son propiedades que se utilizan para
identificar una sustancia pura en el laboratorio, ya que cada sustancia presenta unos valores
concretos para estas magnitudes.
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Las
sustancias puras
tienen una
composición definida
y unas
propiedades características (densidad, punto de fusión y ebullición, etc)
que permiten diferenciar unas de otras, y que utilizamos para identificarlas.
En la siguiente animación se representa la fusión y la ebullición del agua. Como puedes
observar, mientras se producen los cambios de estado de una sustancia pura, la
temperatura permanece constante.
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5.1. Cómo se clasifican los elementos
Curiosidad
¿Te has preguntado alguna vez el
porqué
de
los
nombres
de
los
elementos químicos?
CNICE , Licencia CC.
Los nombres de los elementos han tenido
un origen diverso: el latín o el griego (Helio:
en griego, Sol; Selenio: en griego, Luna;
Lutecio: del latín lutetia, primer nombre de
París,... ), la geografía (Escandio; Polonio;
Renio, por el río Rin;...), los nombres de
científicos (Einstenio, Bohrio, Mendelevio,
...), etc.
Como sabes, los elementos se representan por símbolos que están formados por
las iniciales de sus nombres en latín, y si dos elementos comienzan por la
misma letra, se añade una segunda para evitar confusión.
En
la
actualidad
conocemos
118
elementos químicos, que
están clasificados en la
Tabla Periódica de los
Elementos, cuya primera
versión fue elaborada
por Mendeléiev a finales
del siglo XIX.
Cuando ordenamos los
elementos
según
su
número
atómico
creciente,
sus
propiedades se repiten
regularmente, es decir,
después de un número
determinado
de
elementos volvemos a
encontrar
otro
con
propiedades semejantes.
Mendéleiev . Wikimedia . Post of the USSR
Seguramente te habrás dado cuenta que en los supermercados se colocan los artículos
parecidos en el mismo pasillo para facilitarnos la compra, pues por algo parecido ordenamos
los elementos en la Tabla Periódica, de manera que aquellos que tienen propiedades
químicas similares se encuentren en la misma columna, ya que esto nos facilita el
conocimiento de los elementos y la comprensión de sus propiedades.
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Importante
Las propiedades químicas y la mayoría de las propiedades físicas de los
elementos se repiten periódicamente al ordenarlos según su número atómico
creciente.
La Tabla periódica se divide en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias y 7 filas
horizontales denominadas períodos .
En la siguiente aplicación podéis encontrar información sobre los elementos químicos y sus
propiedades.
Element
Menú Educaplus
Selecciona un elem
ELEMENTOS QUÍMICOS
[contraer]
[desplegar]
Evolución de la T.P.
Estructura electrónica
AV - Pregunta de Elección Múltiple
En la Tabla periódica los elementos se ordenan:
En orden decreciente de su número atómico en columnas y familias.
En orden creciente de su número atómico en grupos y períodos.
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En orden creciente de su número de electrones en filas y períodos.
En orden decreciente de su número atómico en grupos y períodos.
Curiosidad
Una propiedad química es aquella que se observa cuando una sustancia se
transforma en otra. Veamos un ejemplo:
Todos los elementos del primer grupo se combinan con el oxígeno. Los
compuestos que forman son: Li O, Na O, K O, Rb O y Cs O. En
2
2
2
2
2
todos ellos se repite la misma proporción: por cada átomo de oxígeno
encontramos dos átomos del elemento. Por eso, decimos que las
propiedades químicas varían periódicamente, porque después de un
número determinado de elementos, nos encontramos con otro que tiene
propiedades similares, y por eso lo colocamos en la misma columna (en el
mismo grupo).
Una propiedad física es aquella que se puede medir sin que se modifiquen
las partículas que forman la sustancia. El radio atómico, la densidad, el punto de
fusión o ebullición son propiedades físicas. Veamos un ejemplo:
A medida que nos desplazamos por el tercer período de izquierda a
derecha vemos que el radio atómico (distancia entre el núcleo y el último
nivel de electrones) va disminuyendo progresivamente. Puedes
comprobarlo consultando los datos en la tabla periódica de arriba. Esto es
debido a que cada elemento tiene un protón más en el núcleo y un
electrón más en el último nivel, lo que hace que aumente la atracción
eléctrica y que disminuya el radio de los átomos. Lo mismo ocurre con
otras propiedades físicas, y por eso decimos que varían periódicamente.
AV - Actividad de Espacios en Blanco
Busca en la Tabla Periódica de arriba los puntos de fusión y de ebullición del
cloro, bromo y yodo (los puedes encontrar en propiedades térmicas) y, a partir
de ellos, indica cual es el estado de agregación de estos elementos a 25ºC.
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.
Enviar
¿Por qué varían períodicamente las propiedades de los elementos?
Cuando los científicos descubren que los electrones se encuentran alrededor del núcleo del
átomo en distintos niveles de energía, se dan cuenta de que los elementos de un mismo
grupo tienen el mismo número de electrones en el último nivel; como, además, sus
propiedades químicas eran parecidas, la conclusión fue inmediata: los elementos de un
mismo grupo tienen propiedades químicas similares porque tienen el mismo número de
electrones en el último nivel.
Importante
Las
propiedades
químicas
de
un
elemento
vienen
determinadas
fundamentalmente por el número de electrones que tienen en su último nivel.
Los elementos del grupo 18, llamados gases nobles, son estables (no cambian) y, por ello,
no se combinan prácticamente con ningún elemento, siendo las únicas sustancias que se
encuentran en la naturaleza en forma de átomos aislados. Esta estabilidad se debe a que
tienen en su último nivel el mayor número posible de electrones (dos electrones el helio y
ocho todos los demás).
Gases nobles . Wikimedia . Alchemist-hp y Jurii. Licencia Creative Commons.
Los demás elementos se combinan entre sí para ser estables, y para ello, ganan o pierden
electrones para adquirir el número máximo posible de electrones en su último nivel, como el
gas noble más próximo.
Llamamos METALES a los elementos que tienen tendencia a perder electrones. Se sitúan a
la izquierda y en el centro de la tabla periódica.
Por ejemplo, un átomo de sodio tiene 11 electrones (2 en el primer nivel, 8 en el segundo
nivel y 1 en el tercer nivel), por lo que tiende a perder un electrón, y así ser estable como el
neón.
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A los elementos que tienden a ganar electrones los llamamos NO METALES y son los que
están a la derecha de la tabla y el hidrógeno.
Por ejemplo, el cloro tiene 17 electrones (2 en el primer nivel, 8 en el segundo nivel y 7 en
el tercer nivel) y tiende a captar un electrón para ser estable como el argón (por ejemplo,
quitándoselo a un átomo de sodio que, como hemos visto, tiende a perder un electrón).
Los elementos que ocupan las casillas de color rosa en la Tabla Períodica de arriba se llaman
METALOIDES , y tienen propiedades intermedias entre los metales (a la izquierda de ellos)
y los no metales (a la derecha).
Importante
Los elementos químicos los podemos clasificar en metales, no metales,
metaloides y gases nobles.
AV - Pregunta Verdadero-Falso
Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
Los gases nobles no tienen tendencia ni a captar ni a ceder electrones porque
son estables.
Verdadero
Falso
Los no metales tienden a perder electrones.
Verdadero
Falso
Los metales tienen tendencia a perder electrones.
Verdadero
Falso
Curiosidad
¿Donde crees que se formaron los elementos químicos?
Parece ser que el hidrógeno y parte del helio se crearon en la gran explosión
(Big Bang) que originó el universo hace 13700 millones de años. Estos
elementos formaron nubes de gas a partir de las cuales se originaron las
estrellas. Todos los elementos hasta el hierro se crean en el interior de las
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pesados, en un proceso llamado
fusión nuclear. Para la formación de
los núcleos de los elementos más
pesados que el hierro se necesita
una energía mayor que no está
disponible en las estrellas, pero si en
las supernovas. Las supernovas son
estrellas que se vuelven inestables y
explotan
generando
una
gran
cantidad de energía.
Los planetas se forman a partir de
los elementos esparcidos por las
supernovas
en
el
espacio
interestelar.
Cada uno de los átomos de nuestro
cuerpo tiene su origen, por tanto, en
la evolución y muerte de una estrella.
Supernova . Nasa . Dominio Público.
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