Actividad 10. Mezclas, compuestos
y elementos químicos.
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La materia forma
todo lo que nos rodea, y ya vimos que en la Tierra podemos encontrarla en tres
estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. En general, las sustancias que
encontramos en la naturaleza y que usan las personas, se encuentran en forma de
mezclas, como ocurre, por ejemplo, en los minerales y en el agua de mar. A
través de algunos métodos y técnicas, los seres humanos hemos aprendido a
separar las distintas partes de las mezclas y obtener sustancias puras:
compuestos como el agua o elementos como el oxígeno.
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¿Qué líquido apareció en la
pared exterior del recipiente?
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¿Dé donde proviene?
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Si alguien vive en un lugar muy seco y caluroso, tal vez no
se deposite ningún líquido en las paredes del recipiente. En ese caso, ¿qué es
lo que falta en el aire de su comunidad que hace que esté tan “seco”?
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Lea las respuestas a sus compañeros y
compañeras.
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Estados de agregación de la materia
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En la cocina tenemos ejemplos de sustancias que se ven y se
comportan de manera muy distinta, de acuerdo a su estructura y propiedades.
Observe las figuras de la derecha.
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¿En qué forma o estado físico se encuentra el agua en cada
figura?
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¿Tiene eso algo que ver con la temperatura? ¿Por
qué?
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Toda la materia está formada por pequeñas
partículas llamadas átomos y moléculas, que se unen entre sí a través de
fuerzas. A estas fuerzas se las conoce como fuerzas de cohesión, y a medida que
las fuerzas son mayores, más cerca se encuentran las partículas unas de otras.
Cuando las partículas se compactan, se tiene una sustancia en estado sólido, por
ejemplo, un trozo de metal o un cristal de azúcar. Cuando la temperatura
aumenta, la movilidad entre las partículas es mayor y disminuyen las fuerzas de
cohesión, por lo que la materia se transforma en estado líquido y, si la
temperatura sigue aumentando, finalmente en gaseoso. Si coloca un vaso con
hielo, puede observar el agua presente en el aire condensarse sobre el vidrio.
Al bajar la temperatura, hay un cambio de fase de vapor a líquido. Cada estado
de la materia tiene propiedades distintas que lo caracterizan. Los sólidos
tienen forma propia, volumen fijo y no fluyen.
Los líquidos tienen volumen fijo, pero su forma
depende del recipiente que los contiene y prácticamente no se pueden comprimir.
Los gases no tienen forma ni volumen fijos, ya que las fuerzas de cohesión
molecular son pequeñas y permiten que las moléculas se encuentren separadas,
desordenadas y con gran movimiento.
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Ponga a prueba sus
conocimientos
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Arrastre cada dibujo según el estado de agregación que
corresponda. Anote un ejemplo de sustancia que pudiera ser representada por cada
ilustración, a temperatura ambiente.
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Sobre como influyen la presión y la temperatura en las
transformaciones física de la materia. Lea en su Antología, "Transformaciones
del estado físico de la materia".
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Mezclas homogéneas y mezclas
heterogéneas
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En su cocina se pueden encontrar y preparar sustancias con
aspecto y textura muy distintos. Por ejemplo: en la siguiente imagen tenemos
diferentes recipientes uno con agua de tamarindo, otro con vinagreta para
ensalada y otro con un poco de leche de magnesia. Observe las tres sustancias.
¿Cómo son cada una?
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Ejemplo de mezclas heterogéneas.
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Mezcla
heterogénea
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Semejanza
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Diferencia
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| Agua de tamarindo |
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| Vinagreta |
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| Leche de magnesia |
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Intercambie sus respuestas con sus compañeros y compañeras y
enriquezca su lista de semejanzas y diferencias.
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COMUNIDAD
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Las mezclas existen en abundancia a nuestro alrededor. Si se
ponen en contacto dos o más sustancias distintas y entre ellas no ocurren
cambios químicos, se tiene una mezcla. Hay mezclas en todos los estados de
agregación, por ejemplo, el aire es una mezcla en estado gaseoso; el agua
potable lleva disuelto aire y sales, es una mezcla; una roca formada por
distintos minerales es un ejemplo de mezcla en estado sólido. Según su aspecto y
propiedades, las mezclas se separan en homogéneas y heterogéneas. La palabra
homogéneo indica que la mezcla es uniforme en todas sus partes, o que se ve
igual en toda la muestra, como ocurre con el agua que lleva sal o azúcar
disueltas. Una mezcla es heterogénea si se puede distinguir una separación entre
sus componentes, como ocurre con una emulsión de aceite en agua.
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Sobre este tema, revise en su Antología la lectura:“Tipos
de mezclas y métodos físicos de separación” (III.5).
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Realice el experimento 10, de su
Manual de experimentos.
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El aire, una mezcla invisible
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El aire es una mezcla de gases cuyos componentes no podemos
distinguir mediante los sentidos. Entre los distintos tipos de gases que forman
el aire puro, ¿cree que haya alguno que sea tóxico para los seres vivos?
Justifique su respuesta.
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Lea la respuesta a sus compañeras y compañeros, a su asesor o
asesora y comenten qué entienden por aire puro y por aire contaminado. Lleguen
juntos a una conclusión y anótela.
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La atmósfera es la capa de gases que rodea la Tierra, de ella
depende toda la vida en el planeta, incluso la acuática. Los seres humanos
podemos vivir cerca de un mes sin comida; sobrevivimos sin agua unos pocos días,
pero sin aire morimos en minutos. A nivel del mar, los principales componentes
del aire puro son 78.1% de nitrógeno (N2), 20.9% de oxígeno
(O2), 0.9% de argón (Ar) y 0.03% de dióxido de carbono
(CO2).
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El aire es la disolución de varios gases en
nitrógeno. La composición porcentual de cada componente se observa en esta
gráfica.
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Hoy en día nos parece muy fácil reconocer que el aire es una
mezcla de gases transparentes, inodoros e incoloros, pero a los filósofos y
científicos les costó gran trabajo demostrarlo. Mientras que en Mesoamérica, en
el territorio que hoy en día conocemos como México, el Imperio Azteca llegaba a
un periodo de gran esplendor previo a la conquista española, en Europa, el
artista y filósofo italiano Leonardo da Vinci (1452-1519) fue el primero en
sugerir que el aire contenía por lo menos dos gases. Él encontró que “algo” en
el aire era responsable de mantener la viveza de una hoguera y daba también la
posibilidad de vida a los animales y a los seres humanos: “Donde la flama no
puede vivir, ningún animal con aliento lo hará”, dijo. Esto sembró la inquietud
y la búsqueda de otros científicos, pero fue hasta 1772, pocos años antes de la
Revolución Francesa y en los años finales de la Colonia Española en América, que
el científico sueco Carl Wilheim Sheele (1742-1786) publicó un libro en el que
describía cómo podía separarse el aire en distintos gases, y que sólo uno de los
gases mantenía encendida la flama de una vela. Hoy sabemos que ese gas es el
oxígeno.
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Ponga a prueba sus
conocimientos
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La contaminación del aire es un problema que puede afectar
tanto a comunidades urbanas como a rurales. Averigüe las acciones que se han
tomado en las grandes ciudades y en las comunidades rurales para reducir la
emisión de agentes contaminantes en el aire. Basándose en esta información,
elabore un cuestionario y aplíquelo entre sus vecinos y familiares en donde les
pregunte de qué manera están colaborando para reducir la contaminación del aire
en su comunidad. (Recuerde que la tala de árboles es nociva porque se reduce la
aportación de oxígeno al aire, y que la quema de madera y de todo tipo de
combustibles genera dióxido de carbono que se libera al ambiente y lo
contamina.) Al término, comente las respuestas con sus compañeros y compañeras y
a continuación anote una conclusión.
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El agua, un compuesto
extraordinario
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Si colocamos un cubo de hielo en un vaso casi lleno de agua,
pero evite que se derrame. ¿Qué cree que sucederá cuando el hielo se derrita?
¿Se derramará el agua o no?
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Espere media hora y vuelva a observar el vaso. ¿Se derramó el
agua?
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¿Cómo explica lo
sucedido?
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Comente con sus compañeros y compañeras, asesor o asesora lo
que observó y escriba un texto de conclusión.
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Durante siglos se pensó que el agua era un elemento químico,
ya que ningún método químico de transformación lograba separar al agua en los
que, hoy sabemos, son sus dos componentes: hidrógeno y oxígeno. El agua no se
descompone, salvo a temperaturas mayores de 2 500°C; sin embargo, el
descubrimiento de la electricidad hizo posible que con el paso de corriente
continua, y en condiciones especiales, el agua se separara en los dos gases que
la forman. Esto parece fácil hoy en día, pero hace tan sólo 250 años era
imposible de realizar. El agua es, sin duda alguna, el líquido más importante
sobre el planeta, ya que constituye entre el 60% y el 90% del peso de los
organismos vivientes y cubre tres cuartas partes de la superficie terrestre.
Desde siempre ha tenido una gran importancia para la vida es indispensable para
cultivar y preparar alimentos, para la higiene y con ella la salud; la industria
la utiliza como medio de enfriamiento y de generación de vapor; para el drenaje
de desperdicios y para el control de los incendios, entre otras muchas
aplicaciones.
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Es una sustancia que conocemos en sus tres estados de
agregación (sólido en hielo, líquido y gas en el vapor). Su densidad es menor en
el estado sólido que en el líquido, por lo que el hielo, contrariamente a lo que
podría esperarse, flota en el agua. Las temperaturas de fusión y de ebullición
son muy altas; otra característica muy particular es su alta capacidad
calorífica, una propiedad que le permite almacenar grandes cantidades de calor
sin aumentar mucho su temperatura, por eso se puede usar agua caliente para
mantener calientes otras cosas. Como forma disoluciones con muchas sustancias,
al agua se le llama “disolvente".
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Sobre los compuestos que se disuelven en el agua, revise en
la Antología la lectura:“Solubilidad y concentración”
(III.6).
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El oxígeno, un elemento vital
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¿Qué pasa con el aire de un
lugar cerrado y con mucha gente?
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¿Qué componente indispensable del aire se empieza a agotar
transcurrido algún tiempo?
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¿Por qué?
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COMUNIDAD
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Lea las respuestas a sus compañeras y compañeros, y escriban
alguna experiencia que hayan tenido relacionada con este tema.
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El oxígeno es un elemento muy importante que se |
