Transformaciones de la Materia: Propiedades, Mezclas y Concentración

Transformaciones Físicas

Son aquellas en donde las sustancias que intervienen no presentan cambios en su composición, manteniendo el peso inicial de la materia idéntico al peso final. Por ejemplo, la construcción de una mesa de madera a partir del tronco de un árbol o la rotura de un vidrio en varios fragmentos tras un golpe o caída. En efecto, tanto la madera como el vidrio conservan la misma estructura molecular a pesar de haber sido transformadas. Solvente + soluto = solución

Transformaciones Químicas

Son aquellas en que las sustancias que intervienen presentan cambios en su constitución. Las transformaciones o cambios químicos se denominan reacciones químicas, donde por una redistribución de los átomos, una o varias sustancias (reactivos) se transforman en otra sustancias (producto de la reacción).

Sustancias Puras

Son especies químicas que tienen una composición definida e invariable; y porque presentan un conjunto de características por las cuales pueden ser identificadas (propiedades físicas y químicas).

Compuestos Químicos

Son combinaciones químicas de 2 o más elementos diferentes, cuya proporción es definida. En otras palabras, los compuestos son sustancias puras constituidas de más de una clase de átomos y los átomos se combinan siguiendo una relación numérica sencilla y determinada.

Los compuestos químicos también se encuentran definidos por sus propiedades físicas.

Los compuestos químicos pueden clasificarse de acuerdo al número y al tipo de elementos combinados.

Según el número de elementos, hay elementos binarios (2 elementos), ternarios (3 elementos) y cuaternarios (4 elementos). Considerando el tipo de elemento, se reconocen compuestos orgánicos e inorgánicos.

Materia Homogénea

Es materia cuyos componentes no pueden ser distinguidos ni por el ojo humano ni por un microscopio convencional. En cuanto a sus características, sus partículas están colocadas de forma uniforme y su composición se mantiene constante en cualquiera de sus partes. Por ejemplo, el azúcar.

Materia Heterogénea

Es materia cuyos componentes sí que pueden ser distinguidos tanto por el ojo humano como por un microscopio poco potente. Al contrario que las materias homogéneas, la distribución de sus partículas no es uniforme y, por lo tanto, la composición en todos sus puntos no es la misma. Por ejemplo, la sangre o el granito.

Separación de Mezclas

Líquidos: Destilación

Las soluciones (sistemas homogéneos) o mezclas de líquidos miscibles pueden separarse por cambios de estado (Congelación, Evaporación y Condensación). Para separar los componentes de una solución se emplea con frecuencia la destilación; también se usa para purificar las sustancias líquidas.

El agua se destila con el fin de eliminar las sales contenidas en ésta. La destilación se basa en la diferencia de los puntos de ebullición de sus componentes. Se calienta la solución y se concentran los vapores. La sustancia que tiene menor punto de ebullición (más volátil) se convierte en vapor antes que la otra. Esta primera sustancia se hace pasar al condensador para llevarla a estado líquido.

Sólidos: Cristalización

En este proceso se utilizan los puntos de solidificación. La solución se enfría hasta que uno de sus componentes alcance el punto de solidificación y se cristalice. Se emplea además para purificar sólidos, disolviendo un sólido impuro en el disolvente adecuado en caliente. Al bajar la temperatura, el primer sólido se cristaliza, con lo cual quedará libre de impurezas.

Sólido-Líquido: Decantación

Se usa para separar mezclas formadas por sólidos y líquidos o por más de dos o más líquidos no miscibles (no solubles). Consiste en dejar reposar el líquido que contiene partículas sólidas en suspensión.

Luego se transvasa con cuidado el líquido (menos denso) a otro recipiente, puede utilizarse una varilla de vidrio a fin de retenerse alguna partícula sólida que trate de pasar.

Esta técnica se utiliza también con líquidos no miscibles, como el agua y el aceite. Se emplea con frecuencia el embudo de separación o de decantación.

Concentración en Partes por Millón (ppm)

La concentración es una relación matemática de la proporción o fracción de una sustancia en otra. Por ejemplo, si al preparar una jarra de agua azucarada pones unas seis o siete cucharadas de azúcar, correspondientes a 200 g aprox en un litro de agua, ¿cuál es la proporción de azúcar en el agua? Y si tuvieras que preparar dos litros? La siguiente relación indica esto:

azúcar --- 200 g, agua ---- 1 litro, proporción ---- 200 g/litro

azúcar --- 400 g, agua ---- 2 litros, proporción = 400 g/2 litros = 200 g/litro

Si a las dos jarras se les agregó la misma cantidad de azúcar, ¿tendrán ambas la misma concentración? ¿Por qué?

Partes por millón (ppm) es una unidad que mide la concentración de una sustancia presente en cantidades muy pequeñas en una disolución. Es decir, que hay una parte de sustancia en un millón de partes de disolvente.

Por ejemplo, si en una verificación vehicular se miden las ppm de un contaminante que emite un automóvil al ambiente y el resultado es de 338 ppm, significa que hay 338 partes del contaminante en un millón de partes de aire. Si el contaminante es sólido, también puede expresarse como 338 ppm de contaminante en un litro de aire.

Ejemplo: En un pozo en Guanajuato se tomó una muestra de agua de 50 ml y se encontraron 0.000000114 mg (notación científica) de flúor. Si consideramos que la densidad del agua del pozo es de 1 g/ml, entonces, la equivalencia en masa de la muestra de agua es de 50 g o 0.050 kg. Para calcular la concentración en ppm sustituimos en la fórmula: ppm = 0.000000114 mg / 0.050 kg x 1,000,000 = 2.28 ppm. Al agua no se le sumó la muestra pues ya la contenía. La concentración de flúor es de 2.28 ppm.

Pozo

La Gloria: 9.90x10^-8, Guerrero: 4.4x10^-8, San Pedro: 1.50x10^-8.