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Vacaciones invierno. 2012

Trabajo práctico. Prof. Pascua

T.P. N° 4

Contrato pedagógico

Contrato pedagógico

Los primeros temas

Temas de la unidad N°1

La materia y sus propiedades

La química actúa sobre la materia, que es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar y un espacio en el universo, y que somos capaces de identificar y conocer.
La materia presenta dos tipos de propiedades: propiedades extensivas y propiedades intensivas.

Las propiedades extensivas se relacionan con la estructura química externa; es decir, aquellas que podemos medir con mayor facilidad y que dependen de la cantidad y forma de la materia. Por ejemplo: peso, volumen, longitud, energía potencial, calor, etcétera. Las propiedades intensivas, en cambio, tienen que ver más con la estructura química interna de la materia, como la temperatura, punto de fusión, punto de ebullición, calor específico o concentración índice de refracción, entre otros.

Las propiedades intensivas pueden servir para identificar y caracterizar una sustancia pura, es decir, aquella que está compuesta por un solo tipo de molécula, por ejemplo, el agua, que está formada solo por moléculas de agua (H2O), o el azúcar, que solo la conforman moléculas de sacarosa (C12H22O11).

Glosario

*Punto de ebullición: temperatura a la cual una sustancia pasa del estado líquido al gaseoso.Calor específico: cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia en un grado centígrado (1ºC).Punto de fusión: temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al líquido.Molécula: es una agrupación estable de átomos, unidos por un tipo de enlace químico llamado enlace covalente.

Sólido, líquido y gaseoso

La materia normalmente presenta tres estados o formas: sólida, líquida o gaseosa. Sin embargo, existe un cuarto estado, denominado estado plasma, el cual corresponde a un conjunto de partículas gaseosas eléctricamente cargadas (iones), con cantidades aproximadamente iguales de iones positivos y negativos, es decir, globalmente neutro.

El estado sólido se caracteriza por su resistencia a cualquier cambio de forma, lo que se debe a la fuerte atracción que hay entre las moléculas que lo constituyen; es decir, las moléculas están muy cerca unas de otras.

En el estado líquido, las moléculas pueden moverse libremente unas respecto de otras, ya que están un poco alejadas entre ellas. Los líquidos, sin embargo, todavía presentan una atracción molecular suficientemente firme como para resistirse a las fuerzas que tienden a cambiar su volumen.

En cambio, en el estado gaseoso, las moléculas están muy dispersas y se mueven libremente, sin ofrecer ninguna oposición a las modificaciones en su forma y muy poca a los cambios de volumen. Como resultado, un gas que no está encerrado tiende a difundirse indefinidamente, aumentando su volumen y disminuyendo su densidad.

La mayoría de las sustancias son sólidas a temperaturas bajas, líquidas a temperaturas medias y gaseosas a temperaturas altas; pero los estados no siempre están claramente diferenciados. Puede ocurrir que se produzca una coexistencia de fases cuando una materia está cambiando de estado; es decir, en un momento determinado se pueden apreciar dos estados al mismo tiempo. Por ejemplo, cuando cierta cantidad de agua llega a los 100ºC (en estado líquido) se evapora, es decir, alcanza el estado gaseoso; pero aquellas moléculas que todavía están bajo los 1001C, se mantienen en estado líquido.

Cambios físicos y químicos de la materia
Aunque al mirar a nuestro alrededor podemos apreciar distintos estados de la materia (por ejemplo, una silla es materia en estado sólido, la leche un líquido y el humo de las fábricas es gaseoso), en la naturaleza ocurren infinitos cambios a cada instante.
Si tomamos, por ejemplo, un vaso con agua (estado líquido), observaremos que el agua ocupa el espacio interno del vaso. Luego, si colocamos en un recipiente el agua contenida en el vaso y la calentamos, veremos que en cierto momento comienzan a observarse burbujas en la superficie, y el agua en estado líquido pasa a ser vapor de agua (estado gaseoso). Este evento, que es común observar en nuestra vida diaria, corresponde a un cambio de estado de la materia.

El agua, tanto en estado líquido como en estado gaseoso, presenta la misma composición química (H2O). Los cambios de estado de cualquier material en los que su composición química permanece invariable se denominan cambios físicos.

Ahora, si tenemos agua mezclada con azúcar (agua azucarada) y la calentamos hasta evaporar toda el agua posible, en el recipiente queda el azúcar; es decir, se obtienen los materiales iniciales: agua (ahora en forma de vapor) y azúcar. Así, cuando mezclamos dos materiales y podemos separarlos por procedimientos físicos, entonces el cambio ocurrido también es un cambio físico. Otros tipos de cambios físicos pueden ser patear una pelota o romper una hoja de papel. En todos los casos podría cambiar la forma, como al cortar el papel, pero la sustancia se mantiene, el papel sigue estando ahí.

Pero existe otro tipo de cambio que sí modifica la estructura química de uno o más materiales. Es el que se conoce como cambio químico. Este sucede cuando el material experimenta una transformación en su estructura química, como consecuencia de su interacción o relación con la estructura química de otro material, transformándose ambas estructuras. Esto da como resultado la formación de un nuevo material con características diferentes a las iniciales; es decir, ocurrió una reacción química.

En una manzana se puede apreciar un cambio químico, cuando sus constituyentes externos reaccionaron con el oxígeno del aire y se produjo un oscurecimiento por la reacción de oxidación o envejecimiento. Su estructura interna cambió y ya no es posible recuperarla por medios físicos, por ejemplo, cortar la parte oxidada, ya que solo se obtendría un tejido vegetal nuevo.

En la naturaleza, la mayoría de las alteraciones que se producen son cambios químicos, como la combustión, la pudrición, la fermentación, la digestión de los alimentos, etcétera.

Sin embargo, también existen otros tipos de transformaciones químicas, como cuando se quema basura, o uno f
undamental, que es la respiración, donde hay una reacción química.

Sustancias puras simples y compuestas

El universo está compuesto por materia. Esta, a su vez, se clasifica en mezclas y sustancias puras. Las sustancias puras comprenden un solo compuesto, y las mezclas son combinaciones de sustancias puras en proporciones variables o diferentes; por ejemplo, una mezcla de arena y sal.

Los compuestos están conformados por los elementos (como, por ejemplo, el hidrógeno y el oxígeno, que forman el agua), los cuales existen en los compuestos en una proporción definida.

Las mezclas se clasifican en homogéneas (soluciones) y en heterogéneas. En una mezcla homogénea no hay distinción de fases, es decir, de una porción de la sustancia pura. Es el caso, por ejemplo, del agua con alcohol, el agua azucarada o el agua con café, donde se observa una sola fase: la líquida. Por ejemplo: oxígeno en agua o sal en agua. También existen las soluciones sólidas (mezcla de metales), llamadas aleaciones.

En las soluciones hay dos sustancias involucradas: una que disuelve, solvente, y otra que se disuelve, el soluto. Cuando mezclamos agua (solvente) con azúcar, tenemos que cada molécula de azúcar (soluto) queda rodeada por varias moléculas de agua. Lo mismo sucede en otras soluciones. Por esta razón, una vez que han sido mezclados no podemos diferenciar a simple vista el soluto del solvente.

En cambio, en una mezcla heterogénea pueden distinguirse con facilidad las diferentes fases que forman la mezcla. Por ejemplo, el agua con arena. Aquí se forman dos fases: una fase sólida, conformada por la arena, y otra fase líquida, constituida por el agua. Otros ejemplos son el agua con aceite, sal y arena, entre otros.

Las mezclas pueden separarse en sus componentes por procesos físicos, mientras que los compuestos se separan en sus constituyentes por procesos químicos.

Clasificación de los sistemas materiales.
Esta clasificación se corresponde con la composición del sistema material, los que se clasifican en:

• Sustancias puras.
• Mezclas de sustancias. Que a su vez se clasifican en:
• Mezclas heterogéneas.
• Mezclas homogéneas, habitualmente llamadas disoluciones.

Las sustancias presentes en una mezcla se pueden separar por medios puramente físicos (densidad, campo magnético, punto de ebullición, etc.).

Mezclas heterogéneas.

Es un sistema material formado por varias sustancias en el que su composición, estructura o propiedades no se mantienen en cualquier punto de su masa, pudiéndose percibir límites de separación entre regiones diversas.

La forma de separar las sustancias que forman una mezcla utilizará algunas de las propiedades de las mismas, propiedades que sean diferentes entre las sustancias que la forman. Son métodos empleados: la imantación, la extracción, la decantación, la filtración, la evaporación, la centrifugación, tamización, etc. Ej:

• Sólido de sólido:
• Imantación si uno de ellos es atraído por imanes.
• Manual si el tamaño lo permite.
• Criba si son de diferentes tamaños.
• Sólido de líquido:
• Sedimentación seguido de decantación.
• Sedimentación y centrifugación, seguido de decantación.
• Filtración.
• Líquido de líquido, no miscibles:
• Decantación normal.
• Decantación, utilizando el embudo de decantación.

No hay que olvidar que el utilizar uno u otro método depende de las características de las sustancias a separar y de qué interesa obtener de forma más pura.
Mezclas homogéneas o disoluciones.

Formado por varias sustancias. Las mezclas homogéneas se llaman disoluciones.

En una disolución: disolvente es la sustancia de la mezcla que se encuentra en mayor proporción. Denominamos soluto a la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporción.

Soluto	Disolvente	Comentarios y ejemplos
Sólido	Sólido	Son las aleaciones.
Líquido		Amalgamas.
Gas		El más habitual es el hidrógeno en determinados metales.
Sólido	Líquido	Son las disoluciones más habituales, las que se suelen utilizar en química.
Líquido		Cuando los líquidos se disuelven uno en el otro, por ejemplo alcohol en agua.
Gas		Siempre se suele disolver algo de gas en los líquidos. Por ejemplo, el aire disuelto en el agua, las bebidas gaseosas, etc.
Sólido	Gas	Humo.
Líquido		Niebla.
Gas		Por ejemplo, el más habitual es el aire.

Los métodos más habituales son:

• Destilación. Este método consiste en separar los componentes de las mezclas basándose en lo volátiles que sean las sustancias que forman la mezcla se utilizan los destiladores. Una sustancia de punto de ebullición bajo se considera “volátil” en relación con las otras sustancias de puntos de ebullición mayor. Hay varios tipos de destilación, la más sencilla es la destilación simple en la que el proceso se lleva a cabo por medio de una sola etapa, es decir, que se evapora el líquido de punto de ebullición más bajo (calentando la mezcla) y se condensa por medio de un refrigerante.
• Evaporación y cristalización:
• La evaporación consiste en eliminar el disolvente líquido, quedándonos con el soluto. Para favorecer la evaporación podemos calentar la mezcla o dejar que ocurra lentamente.
• La cristalización es el depósito del sólido disuelto en el líquido

Sustancias puras.
Son sistemas materiales homogéneos formados de un solo tipo de sustancia. Pueden ser de dos tipos:

• Simples o elementos. Son sustancias de composición simple y que no pueden descomponerse en otras más sencillas por métodos químicos ordinarios. Son los elementos químicos.
• Compuestos. Son sustancias formadas por la unión química, o combinación, de dos o más elementos en proporciones fijas, siendo las propiedades del compuesto diferentes de las de sus elementos constituyentes. Los compuestos se pueden descomponer en los elementos que los constituyen por métodos químicos habituales.

Lectura y análisis

Oxígeno para la química Antonio Lavoisier Al químico francés Antonio Lavoisier (1743-1794) se atribuye el descubrimiento del oxígeno, al comprobar que el aire está compuesto por este elemento y el nitrógeno. Lavoisier, considerado uno de los fundadores de la química moderna, sostuvo que, para que se realice la respiración, no solo es necesaria la combustión de compuestos carbonados (como los azúcares), sino que se requieren otros elementos, descubriendo así que los seres vivos utilizan el oxígeno del aire para la combustión de los alimentos. También estableció la ley de la conservación de la materia y realizó importantes trabajos sobre la nomenclatura química. Fue guillotinado durante la Revolución Francesa por pertenecer a la nobleza.

Conceptos a tener en cuenta

MASA Y PESO.

Se define masa como la cantidad de materia de un cuerpo, independientemente del las fuerzas que actúen sobre el, refiriéndose a la gravedad. El peso es la fuerza con que la gravedad atrae a este objeto. En el sistema Internacional la unidad fundamental de la masa es el Kg.

VOLUMEN

Es la cantidad de espacio tridimensional que ocupa una sustancia.

1 m3 = 1000 lts 1 lt = 1000 cm3

PRESIÓN
Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie que toquen, debido a que sus moléculas están en constante movimiento.

Asi mismo, sobre nosotros hay una presión, la que ejerce una columna de gases de mas de 10 Km de altura, llamada presión atmosférica, que se mide en Pascal (Pa)

1 Pa = N/ m2
1 Atm = 101.325 Pa = 760 mm Hg

2012