Sergio Hurtado Melo - Operaciones básicas del proceso, mezclas y disoluciones. QUIE0108

Aunque también es cierto que un mal uso de ciertos productos químicos puede dañar tanto a la salud humana, de animales y otros seres vivos, como al medio ambiente. Por eso se debe tener un buen conocimiento del comportamiento y de las propiedades de la materia (las cuales se estudian en este capítulo) que conforman los compuestos químicos, para hacer un uso responsable de los mismos.

La materia se puede clasificar en dos grandes grupos: dependiendo de estado físicoen el que se encuentre (gas, líquido o sólido) y dependiendo de la composiciónde la misma (elemento, compuesto o mezcla). A continuación, se describe con detalle esta clasificación.

En función del estado en el que se encuentre la materia, esta presenta unas propiedades características determinadas, las cuales se describen a continuación:

1 En estado gaseoso: un gas no tiene ni forma ni volumen determinados, ajustándose al recipiente que lo contiene, es compresible; desde el punto de vista molecular, las moléculas que lo forman tienen una elevada energía cinética (energía de movimiento) y chocan frecuentemente entre sí y con las paredes del recipiente.

2 En estado líquido: un líquido tiene un volumen específico, pero no una forma determinada, adoptando la del recipiente que lo contiene. Es incompresible y a nivel molecular, las moléculas están más cerca unas de otras que en los gases, aun así tienen una cierta cantidad de movimiento, proporcionándoles la definición de fluido.

3 En estado sólido: un sólido tiene tanto forma como volumen determinados, son incompresibles y a nivel molecular, las moléculas están muy cerca unas de otras, fuertemente unidas, por lo que carecen prácticamente de cantidad de movimiento, haciendo que sea rígido.

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, elementosy 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 compuestoo 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: