Читать книгу Operaciones básicas del proceso, mezclas y disoluciones. QUIE0108 - Sergio Hurtado Melo - Страница 34

En el diagrama de árbol que se muestra a continuación, se realiza una clasificación de la materia según la composición de la misma, donde se observa adecuadamente, en última instancia, que la materia se puede encontrar en forma de elemento, compuesto o mezcla.

Se estudian posteriormente las diferentes formas en las que se puede presentar la materia: mezclas (homogéneas y heterogéneas), sustancias puras, elementos y compuestos.

Mezclas heterogéneas y homogéneas

Toda la materia está constituida por mezclas de sustancias, cuya composición puede variar en función de los componentes que la forman, como por ejemplo un café con azúcar, un ron con cola, etc.

Cuando la mezcla no es uniforme en todos los puntos de su volumen, es decir, no presenta la misma composición y propiedades en todos los puntos, se dice que es una mezcla heterogénea. Sin embargo, cuando sí presenta la misma composición y propiedades en todos sus puntos, se trata de una mezcla homogénea, como el aire, compuesto en su mayor parte por oxígeno y nitrógeno, guardando siempre una proporción aproximada del 21% y 79%, respectivamente.

Ejemplo

Ejemplos de mezclas heterogéneas son algunas rocas como el granito, usado hasta hace poco en el acerado de las calles.

Disolución

Dentro de la mezcla homogénea, si esta tiene una composición variable se denomina disolución (realmente a las mezclas homogéneas como tales se las conoce por el nombre de disoluciones), y si, por el contrario, no es así, se estaría hablando de una sustancia pura.

Sustancias puras

Una sustancia pura es cualquier tipo de materia que presenta una composición y unas propiedades fijas en todos los puntos de la misma, como por ejemplo el agua. En función de si la sustancia pura se puede descomponer en otras sustancias más simples o no, se trata de un compuesto o un elemento, respectivamente.

Un elemento no se puede descomponer en sustancias más simples, dado que a nivel molecular está formado por una sola clase de átomos. Por el contrario, un compuesto sí se puede descomponer en sustancias más simples, ya que está formado por dos o más clases de átomos, es decir, por dos o más elementos.

Nota

El agua es un compuesto, dado que está formada por oxígeno y nitrógeno.

Elementos químicos

Actualmente se conocen 114 elementos químicos, recogidos en la tabla periódica, como se ha visto en el capítulo anterior. Cada uno de ellos está caracterizado por su símbolo químico.

Sabía que...

El cuerpo humano está compuesto en más del 90% por solo tres elementos: oxígeno (O), carbono (C) e hidrógeno (H).

Compuestos químicos

Un compuesto químico es fruto de la unión de dos o más elementos. A su vez, un compuesto químico se puede descomponer en los elementos que lo forman, por ejemplo, el agua se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis, que básicamente consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través de ella.

Estas combinaciones químicas entre elementos para formar compuestos se rigen por lo que se conoce como leyes ponderales, las cuales están basadas en la experimentación. Estas son:

1 Ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier: en cualquier reacción química que ocurra en un sistema cerrado (sistema donde no se pierde masa ni energía) la masa total de las sustancias existentes se conserva. O lo que es lo mismo, en una reacción química la masa de los reactivos (sustancias de partida) es la misma masa que la de los productos (sustancias finales).

2 Ley de las proporciones definidas o ley de Proust: cuando se combinan químicamente dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una proporción fija, con independencia de su estado físico y forma de obtención.

3 Ley de las proporciones múltiples o ley de Dalton: dos elementos pueden combinarse entre sí en más de una proporción para dar compuestos distintos. En ese caso, determinada cantidad fija de uno de ellos se combina con cantidades variables del otro elemento, de modo que las cantidades variables del segundo elemento guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.

Aplicación práctica

En el amoníaco (NH3) el nitrógeno (N) y el hidrógeno (H) se encuentran en la relación:

Halle la cantidad de NH3 que se obtiene a partir de 2,87 g de hidrógeno.

SOLUCIÓN

Según la ley de proporciones definidas, se establece la siguiente relación:

por tanto, la cantidad de amoníaco que se obtiene es

13,29 + 2,87 = 16,16 g de NH₃

Aplicación práctica

Se tienen dos compuestos, ambos formados por dos elementos genéricos A y B. El primero de ellos tiene 18 g del elemento A por cada 26 g del compuesto y el segundo tiene una composición del 75% de A y un 25% de B. Compruebe si se cumple la ley de proporciones múltiples o de Dalton.

SOLUCIÓN

En el primer compuesto si la masa del compuesto es de 26 g y la masa del elemento A que lo conforma es de 18 g, la masa del elemento B es la diferencia:

m(B) = 26 – 18 = 8 g. Por tanto, la relación másica entre los dos elementos que forman el compuesto es

En el segundo compuesto se tiene una composición centesimal de los elementos A y B que lo forman, por tanto, si se toma una cantidad de 100 g de compuesto, 75 g son del elemento A (75%) y 25 g del elemento B (25%). Por lo que la relación másica entre ellos es

es decir,

cumpliéndose la ley de proporciones múltiples o de Dalton.

Aplicación práctica

Un chico va a la joyería a comprarle un anillo de oro blanco a su novia, el cual contiene dos elementos, oro (Au) y plata (Ag). El dependiente tiene dos piezas, que se diferencian en las cantidades relativas de oro y plata que contienen respectivamente, pero ambas tienen una composición uniforme. ¿Cómo se clasificaría entonces el oro blanco?

SOLUCIÓN

El oro blanco tiene una composición uniforme, por lo que se trata de una mezcla homogénea, pero su composición en una pieza y otra es distinta, por lo que no se trata de un compuesto, por tanto, se puede concluir que el oro blanco es una disolución sólida.