Fundamentos Esenciales de Química: Clasificación de la Materia y Propiedades de las Disoluciones

Clasificación de la Materia: Sustancias Puras y Mezclas

Sustancia Pura

Una sustancia pura posee una composición química definida y propiedades constantes.

Sustancia Simple (Elemento)

No se puede descomponer en otras sustancias más sencillas por métodos químicos.

• Ejemplos: Hierro (Fe), Oro (Au), Plata (Ag), Cobre (Cu), Oxígeno (O₂), Hidrógeno (H₂), Plomo (Pb), Aluminio (Al), Estaño (Sn), Platino (Pt).

Sustancia Compuesta (Compuesto Químico)

Se puede separar en sustancias simples mediante métodos químicos.

• Ejemplos: H₂O (Agua), CO₂ (Dióxido de Carbono), Agua destilada, Sal común (NaCl), Amoniaco (NH₃), Alcohol (Etanol).

Mezclas

Una mezcla es la combinación de varias sustancias que pueden separarse mediante métodos físicos.

Mezcla Homogénea o Disolución

Sus componentes no se distinguen a simple vista, presentando una sola fase.

• Ejemplos: Azúcar disuelta en agua, Gasolina, Agua de mar, Agua corriente, Lejía, Refrescos con gas, Suero fisiológico, Bronce, Aire.

Aleaciones (Mezclas Sólidas Homogéneas)

• Acero: Hierro + Carbono
• Bronce: Cobre + Estaño
• Latón: Cobre + Cinc (Zinc)

Mezcla Heterogénea

Sus componentes se distinguen fácilmente, presentando dos o más fases.

• Ejemplos: Agua con arena, Sangre (coloide), Leche (coloide), Gelatina (coloide), Productos de higiene personal.

Métodos de Separación de Mezclas

Cribado (Criba)

Separación de sólidos de distintos tamaños (ejemplo: harina y piedras).

Filtración

Separación de un sólido insoluble disperso en un líquido (ejemplo: agua y arena).

Cristalización

Separación de un sólido soluble disuelto en un líquido mediante la evaporación del disolvente (ejemplo: agua y sulfato de cobre).

Separación Magnética

Separación de dos sólidos donde uno es atraído por un imán (ejemplo: sal y hierro).

Decantación

Separación de líquidos que no se mezclan (inmiscibles) y que poseen distinta densidad (ejemplo: agua y aceite).

Destilación

Separación de líquidos que sí se mezclan (miscibles) pero que tienen distinto punto de ebullición (ejemplo: acetona y agua).

Disoluciones y Expresión de la Concentración

Conceptos Fundamentales de Disolución

Una Disolución es una mezcla homogénea de dos o más componentes.

• Disolvente: Componente que se encuentra en mayor proporción.
• Soluto: Componente(s) que se encuentra(n) en menor proporción.

Nota: La Disolución es la suma del Soluto más el Disolvente.

Cálculo de la Concentración

Porcentaje en Masa (% m/m)

Indica los gramos de soluto presentes en 100 gramos de disolución.

Fórmula del Porcentaje en Masa del Soluto (Unidades adimensionales):

(Las masas deben estar expresadas en la misma unidad.)

Porcentaje en Volumen (% v/v)

Indica el volumen de soluto presente en 100 unidades de volumen de disolución.

Fórmula del Porcentaje en Volumen del Soluto (Unidades adimensionales):

(Los volúmenes deben estar expresados en las mismas unidades.)

Concentración en Masa

Expresa los gramos de soluto disueltos por litro de disolución.

Unidades comunes: g/L, kg/m³.

Densidad (ρ)

La densidad es una propiedad intensiva que relaciona la masa de una sustancia con el volumen que ocupa.

Solubilidad

La Solubilidad es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de disolvente (generalmente 100 g o 100 mL) a una temperatura específica.

Tipos de Disoluciones según la Solubilidad

• Disolución Saturada: Si no admite más soluto a esa temperatura.
• Disolución Diluida: Si contiene una cantidad relativamente pequeña de soluto.
• Disolución Concentrada: Si contiene una cantidad considerable de soluto, cercana al límite de saturación.

Efecto de la Temperatura en la Solubilidad

• Sólidos: Generalmente, la solubilidad aumenta con la temperatura.
• Gases: La solubilidad disminuye con el aumento de la temperatura.

Postulados de la Teoría Atómica de Dalton (1808)

1. La materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles.
2. Todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales en masa y propiedades, y distintos de los átomos de cualquier otro elemento.
3. Los compuestos se forman por combinaciones de átomos de diversos elementos en una proporción numérica simple y constante.