QUIMICA Sustancias (4)

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QUÍMICA 3er AÑO 
 
¿Qué es una Sustancia? 
Una sustancia es materia que tiene una composición específica y propiedades 
específicas. Cada elemento es una sustancia pura. Cada compuesto puro es una 
sustancia. 
 
 El término "sustancia" es bastante común y tiende a ser utilizado con diferentes 
significados en el lenguaje cotidiano, en el mundo de la ciencia, la sustancia es 
simplemente una forma pura de la materia. En otras palabras, una sustancia 
es materia que contiene sólo un tipo de átomo o molécula. 
 Concepto de Sustancia Pura 
Se llama sustancia pura aquella que no se puede descomponer en otras mediante 
procedimientos físicos. Es posible que la sustancia pura se descompone mediante 
reacciones químicas; si se descompone en más de un elemento químico, se dice 
que la sustancia es compuesta; en caso contrario, se dice que es una sustancia 
simple. 
Una sustancia pura es aquella que presenta una composición química estable, 
como el agua, el helio, el nitrógeno o el dióxido de carbono. 
Tipo de materia que está formada por átomos o moléculas todas iguales. A su vez 
estas se clasifican en sustancias puras simples y compuestos 
químicos. 
 
 Sustancias Puras Simples: 
 Están formados por átomos todos iguales o moléculas con átomos iguales. Ojo 
hay elementos como el oxígeno que si lo miramos por un microscopio está 
formado todo por átomos de oxígeno iguales, pero agrupados de dos en dos, es 
decir agrupado en moléculas de O2, pero como los átomos que forman estas 
moléculas son iguales (oxigeno-oxigeno) se considera sustancia pura simple. Si 
tenemos un trozo de hierro puro y lo miramos por el microscopio veremos que está 
formado solo por átomos de Hierro, por lo tanto también es una sustancia pura 
simple. Las sustancias puras simples también se pueden llamar elementos, ya que 
las conocidas forman la llamada tabla periódica de los elementos. 
 
 Compuestos Químicos: Formados por moléculas todas iguales. En este caso 
los átomos que forman las moléculas tienen que ser diferentes. Por ejemplo el 
agua, cuya fórmula es H2O, moléculas todas iguales, y cada molécula estará 
formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). 
 Elementos 
Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma 
clase. En su forma más simple posee un número determinado de protones en su 
núcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con un número 
atómico, aun cuando este pueda desplegar distintas masas atómicas. Es un átomo 
con características físicas y únicas, aquella sustancia que no puede ser 
descompuesta mediante una reacción química, en otras más simples. También es 
importante diferenciar entre un elemento químico de una sustancia simple. Los 
elementos se encuentran en la tabla periódica de los elementos. 
Algunos elementos se han encontrado en la naturaleza y otros obtenidos de 
manera artificial, formando parte de sustancias simples o de compuestos 
químicos. Otros han sido creados artificialmente en los aceleradores de partículas 
o en reactores atómicos. Estos últimos suelen ser inestables y solo existen 
durante milésimas de segundo. 
 
Compuestos 
En química, un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más 
elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una 
formula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y 
oxígeno. 
Un compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces, por este motivo el 
bronce o el chocolate son denominados mezclas o aleaciones, pero no 
compuestos. 
Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos 
físicos (decantación, filtración, destilación, etc.), sino solo mediante procesos 
químicos. 
Separación de los componentes de un compuesto 
 Básicamente se utilizan dos métodos: 
 Descomposición térmica. Mediante calor, un compuesto se descompone 
en sustancias más simples. Generalmente se aplica a sólidos. Si 
calentamos piedra caliza obtendremos un sólido blanco de menor peso que 
el compuesto original: 
CaCO3 + calor ⇢ CaO + CO2 
 Electrolisis. Al pasar una corriente eléctrica por una sustancia fundida o 
disuelta, se descompone en sustancias más simples. Se puede utilizar para 
la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno. 
H2O + electricidad ⇢ H2 + O2 
 
LAS MEZCLAS 
 
Una mezcla es la reunión de dos o más sustancias en proporciones variables y en 
donde las propiedades de las sustancias que la componen permanecen 
constantes. El hierro y el azufre, el agua y la arena, la sal y la limadura de hierro, 
constituyen ejemplos de mezclas. 
 
Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas: 
 
Las mezclas homogéneas: son aquellas en las que sus componentes no se 
pueden distinguir a simple vista. Por ejemplo, el aire es una mezcla homogénea 
conformada principalmente por oxígeno, nitrógeno y gas carbónico. 
 
Las mezclas heterogéneas: son aquellas en las que sus componentes se pueden 
distinguir a simple vista. Por ejemplo, el granito es una mezcla heterogénea 
compuesta por cuarzo, feldespato y mica. 
 
CLASIFICAR LOS TIPOS DE MEZCLAS Y SOLUCIONES 
a) Mezclas homogéneas: Son las que tienen partículas indistinguibles a simple 
vista o con el microscopio; por ejemplo: 
Los coloides: son partículas con un tamaño que oscila entre 10 -7 y 10 -5 cm. 
Las soluciones: tienen un tamaño de partícula menor de 10 8 cm. y sus 
componentes son soluto y solvente. 
b) Mezclas heterogéneas: son aquellas en las cuales pueden reconocerse sus 
diversos componentes debido a la diferencia de sus propiedades. Hay dos tipos de 
mezclas heterogéneas: mezclas groseras y suspensiones. 
Mezclas groseras: Son aquellas que tienen componentes diferenciables por su 
gran tamaño. Por ejemplo: granito (mica, cuarzo y feldespato). 
Suspensiones: Son las que tienen partículas finas suspendidas en agua u otro 
líquido por un tiempo y luego se sedimentan; por ejemplo: arena y agua. 
 
ESTABLECER DIFERENCIAS ENTRE MEZCLAS Y SOLUCIONES 
Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en tal forma que no 
ocurre una reacción química y cada sustancia mantiene su identidad y 
propiedades. 
Una mezcla puede ser usualmente separada a sus componentes originales por 
medios físicos: destilación, disolución, separación magnética, flotación, filtración, 
decantación o centrifugación. Si después de mezclar algunas sustancias, no 
podemos recuperarlas por medios físicos, entonces ha ocurrido una reacción 
química y las sustancias han perdido su identidad: han formado sustancias 
nuevas. 
Un ejemplo de una mezcla es arena con limaduras de hierro, que a simple vista es 
fácil ver que la arena y el hierro mantienen sus propiedades. 
METODOS DE SEPARACION DE MEZCLAS 
La mezcla es la unión física de dos o más substancias (elementos o compuestos) 
que al hacerlo conservan sus propiedades individuales y que existen mezclas 
homogéneas y heterogéneas. La composición de las mezclas es variable y sus 
componentes podrán separarse por medios físicos o mecánicos. 
LA DECANTACIÓN. Es un método utilizado para separar un sólido, de grano 
grueso e insoluble, de un líquido. Consiste en esperar que se sedimente el sólido 
para poder vaciar el líquido en otro recipiente. 
 
 
DECANTACIÓN DE LÍQUIDOS. Este método se utiliza para la separación de dos 
líquidos no miscibles y de diferentes densidades, utilizando un embudo de 
decantación. Este método es aplicado en la extracción de petróleo en yacimientos 
marinos la cual separan el petróleo, al ser menos denso, quedando en la parte 
superior del agua. El petróleo se almacena y el agua es devuelta al mar. 
 
 
LA FILTRACIÓN. Con este método se puede separar un sólido insoluble de grano 
relativamente fino de un líquido. En este método es indispensable un medio 
poroso de filtración que deja pasar el líquido y retiene el sólido. Los filtros más 
comunes son: papel filtro, redes metálicas, fibrade asbesto, fibra de vidrio, 
algodón fibras vegetales y tierras especiales. 
 
 
LA FILTRACIÓN POR VACIO. La filtración al vacío es una técnica de separación 
de mezclas sólido-líquida. La mezcla se introduce en un embudo plano con el 
papel de filtro acoplado al fondo. Desde el fondo del embudo se aplica con una 
bomba un vacío que succiona la mezcla, quedando el sólido atrapado entre los 
poros del filtro. El resto de la mezcla atraviesa el filtro y queda depositada en el 
fondo del recipiente. Esta técnica es más rápida que la filtración habitual por 
gravedad y está indicada cuando dichos procesos de filtración son muy lentos 
 
LA CENTRIFUGACIÓN. Es un método utilizado para separar un sólido insoluble 
de grano muy fino y de difícil sedimentación de un líquido. Esta operación se lleva 
a cabo en un aparato llamado centrífuga, en el que aumenta la fuerza gravitación 
provocando la sedimentación del sólido. El plasma de la sangre puede separarse 
por este método. 
 
DESTILACIÓN. Este método permite separar mezclas de líquidos miscibles, 
aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. Un ejemplo sencillo es separar 
una mezcla de agua y alcohol el cual no se puede decantar y es más apropiado 
destilarlo, colocando la mezcla en un matraz de destilación, el cual estará 
conectado a un refrigerante (con circulación de agua) y todo este sistema sujetado 
por pinzas a los soportes universales. En la parte superior del matraz un 
termómetro para controlar la temperatura y en la parte inferior un anillo con una 
tela con asbesto para homogenizar la temperatura que tendrá en la parte inferior 
por el mechero de bunsen. 
Al calentar de manera controlada el alcohol se evaporará primero y al pasar por el 
refrigerante se condensara y volverá a estado líquido para recuperarlo al final del 
recipiente en un vaso de precipitados. Otro ejemplo es por destilación fraccionada 
y en grandes torres se efectúa la separación de los hidrocarburos del petróleo. Por 
destilación con arrastre de vapor se separa el solvente que extrae el aceite de las 
semillas, por ejemplo, hexano que extrae el aceite de ajonjolí. También de esta 
forma se extrae esencias como la de anís o de orégano. 
 
 
CRISTALIZACIÓN. Con este método se provoca la separación de un sólido que se 
encuentra disuelto en una solución quedando el sólido como cristal y en este 
proceso involucra cambios de temperatura, agitación, eliminación del solvente, etc. 
Por este método se obtiene azúcar, productos farmacéuticos, reactivos para 
laboratorio (sales), etc. 
 
 
EVAPORACIÓN. Con este método se separa un sólido disuelto en un líquido y 
consiste en aplicar incremento de temperatura hasta que el líquido hierve y pasa 
del estado líquido a estado de vapor, quedando el sólido como residuo en forma 
de polvo seco. El líquido puede o no recuperarse. 
 
 
SUBLIMACIÓN. Método utilizado en la separación de sólidos, aprovechando que 
alguno de ellos es sublimable, pasa de manera directa del estado sólido al 
gaseoso por incremento de temperatura. 
 
 
CROMATOGRAFÍA. Este método consiste en separar mezclas de gases o 
líquidos, pasando la solución o muestra a través de un medio poroso y adecuado, 
con la ayuda de un solvente determinado. 
El equipo para esta operación puede ser tan simple como una columna rellena, un 
papel o una placa que contienen el medio poroso, o bien un cromatógrafo. Por 
este proceso se analizan mezclas como aire, productos extraídos de plantas y 
animales, productos elaborados como tintas, lápices labiales, etc. Un ejemplo 
sencillo se puede hacer con un gis y agua. En la parte media del gis se hace una 
marca de tinta (plumón) y luego se coloca el gis en agua sin que ésta llegue a la 
marca. Después de un tiempo se verán los componentes de la tinta. 
 
 
 
IMANTACIÓN. Con este método se aprovecha la propiedad de algún material para 
ser atraído por un campo magnético. Los materiales ferrosos pueden ser 
separados de otros componentes por medio de un electroimán, para su 
tratamiento posterior. 
Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia 
disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en 
pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada 
solvente. En cualquier discusión de soluciones, el primer requisito consiste en poder 
especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos 
componentes. 
 
Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan: 
 
1. Su composición química es variable. 
2. Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran. 
 
3. Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la 
adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su 
punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión 
de vapor de éste. 
 
PRINCIPALES COMPONENTES DE SOLUCIONES: 
 
• SOLUTO Es el menor componente de una solución, el cual se 
halla disuelto por el solvente. 
• SOLVENTE Es el mayor componente de una solución, en el 
cual se halla disuelto el soluto. 
 
CLASIFICAR LAS SOLUCIONES COMO DILUIDAS SATURADAS Y SOBRE 
SATURADAS. 
Solución Saturada: es aquella que no admite más cantidad de soluto que el que 
está disuelto, por lo que se considera una solución en equilibrio. 
Solución No Saturada: contiene menor cantidad de soluto que el que se puede 
disolver en ella; es una solución próxima a la saturación. 
Solución Sobresaturada: es aquella que contiene mayor cantidad de soluto que la 
que corresponde a la concentración en equilibrio. 
Según el estado de agregación de los componentes. Estos tipos de solución 
pueden ser: 
 De solvente tipo sólido con soluto sólido. Por ejemplo: el acero producto 
de la aleación de hierro y de carbono 
 De solvente tipo sólido con soluto gaseoso. Por ejemplo: el polvo 
volcánico que contiene dióxido de azufre. 
 De solvente tipo sólido con soluto líquido. Por ejemplo: amalgama a 
partir de la fusión de plata con mercurio líquido. 
 De solvente tipo líquido con soluto sólido. Por ejemplo: el café que 
disuelve el azúcar. 
 De solvente tipo líquido con soluto gaseoso. Por ejemplo: el agua que 
contiene oxígeno disuelto. 
 De solvente tipo líquido con soluto líquido. Por ejemplo: el ácido cético y 
el agua que forman el vinagre. 
 De solvente tipo gaseoso con soluto gaseoso. Por ejemplo: el aire que 
se mezcla con el gas butano y produce combustible. 
 De solvente tipo gaseoso con soluto sólido. Por ejemplo: el gas en la 
piedra pómez. 
 De solvente tipo gaseoso con soluto líquido. Por ejemplo: el aire que 
contiene diminutas gotas de agua y produce neblina. 
Según el tipo de carga eléctrica de los componentes. Estos tipos de solución 
pueden ser: 
Soluciones no electrolíticas. Tienen una escaza posibilidad de transmitir 
electricidad y se caracterizan porque el soluto se disgrega casi hasta su estado 
molecular. 
Soluciones electrolíticas. Pueden tener carga eléctrica. También se las denomina 
soluciones iónicas. 
La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una 
cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluidos o 
concentrados expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la 
concentración de las soluciones se usan sistemas como los siguientes: 
 
a) Porcentaje peso a peso (% M/M): indica el peso de soluto por cada 100 
unidades de peso de la solución. 
 
% m/m = m. soluto x 100 
m. solución 
 
 
Donde msoluto es la masa de soluto y mdisolución es la masa de la 
disolución, es decir, la suma de la masa de soluto + la masa de disolvente. 
 
b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de 
soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución. 
 
 
% v/v = cm3 soluto x 100 
cm3 solución 
 
Donde Vsoluto es el volumen del soluto (en mililitros,cm3 o cc) y Vdisolución es 
el volumen de la disolución (en mililitros, cm3 o cc). 
Ejemplo: 
“Se disuelven 12 g de sal (NaCl) en 200 g de agua. ¿Cuál será el % m/m de dicha 
disolución? 
Datos: 
msoluto = 12 g 
mdisolvente = 200 g 
mdisolución = 212g 
% m/m = 
212 
x 100 = 5,6 
12
2 
Respuesta: 
El % m/m es 5,6. Esto quiere decir que en 100 g de disolución hay 5,6 g de soluto. 
 
Es importante saber que en este caso los volúmenes no son aditivos, es decir el 
vsoluto y el vdisolvente no se deben sumar a menos que, estrictamente en el 
ejercicio se diga que son aditivos. 
 
 
c) Porcentaje peso a volumen (% m/V): indica el número de gramos de soluto 
que hay en cada 100 ml de solución. 
 
% m/v = g. soluto x 100 
cm3 solución 
 
Donde msoluto es la masa de soluto y Vdisolución es el volumen de la disolución, 
es decir, el volumen total. 
 
 
Los tipos de soluciones son: 
Ejemplo: 
“Se disuelven 40 ml de alcohol en agua, formando 200 ml de solución. ¿Cuál será el % v/v de 
dicha mezcla? 
 
Datos: 
Vsoluto = 40 ml 
% m/m = 40 x 100 = 20 
Vdisolución = 200 ml 
"200 
Respuesta: 
El % v/v es 20. Esto quiere decir que en 100 ml de disolución (es decir de la mezcla) hay 20 ml 
de soluto, en este caso, alcohol. 
Ejemplo: 
“Se disuelven 13 g de cloruro de aluminio en 215 ml de solución. ¿Cuál será el % m/v de dicha 
mezcla? 
 
Datos: 
msoluto = 13 g % m/v = 
 13 x 100 = 6,04 
Vdisolución = 215 ml 
215 
Respuesta: 
El % m/v es 6,04. Esto quiere decir que en 100 ml de disolución (es decir de la mezcla) hay 6,04 
g de soluto. 
 
• Solución Diluida: Es cuando la cantidad de soluto es muy pequeña. 
 
• Solución Saturada: Es cuando se aumenta más soluto en un solvente a mayor 
temperatura de la normal. 
Solución Sobresaturada: Es cuando la mezcla tiene más soluto que 
solvente. 
 
	PRINCIPALES COMPONENTES DE SOLUCIONES: