Mezclas y Combinaciones

En nuestra vida diaria tenemos  que mezclar diversas sustancias para obtener muchos productos, por ejemplo cuando hacemos un jugo tendremos que mezclar el agua (solvente) con una fruta o una caja de saborizante (soluto), Hay mezclas que se pueden separar por diversos medios mecánicos o por medios físicos  como hemos visto en clase. Veamos un poco mas de las combinaciones que son un poco mas complejas y que por sus propiedades cambian las diferentes sustancias y en muchos casos es de difícil separación. Por ejemplo cuando vamos a desayunar mezclamos el agua con el café y obtenemos una sabrosa taza de café, sin embargo para lograr que ambos elementos se unan necesitamos del calor que nos ayude a fusionar ambas sustancias, en otras situaciones cotidianas  vemos como se hacen estas combinaciones cuando se hacen recetas en la cocina y obtenemos productos totalmente diferentes y de unos sabores muy particulares que no fuesen posiblemente con cada sustancias individualmente, veamos entonces un poco mas de las combinaciones y sus resultados tanto en el hogar como en procesos industriales.

 

Muchas (1) veces hemos prestado especial atención, cuando desayunamos, al mezclar el agua caliente con el café y el azúcar, hemos observado cómo cambian de aspecto cada uno de los elementos que hemos mezclado y la característica que toma este líquido, o la leche, que nos gusta tanto, su color y consistencia peculiar. Y es aún más llamativo cuando estamos presentes en la construcción de una casa, y miramos cómo los trabajadores mezclan el cemento, la arena y el agua, obteniendo un nuevo compuesto entre sólido y líquido, que después de unos días, al secarse, se convierte en concreto, muy sólido, pesado y resistente, que formará parte del sostén y protección de la casa. Cuando estamos enfermos y visitamos al médico y él nos receta varios medicamentos, que debemos tomar al pie de la letra, no nos percatamos de que cada medicamento es una combinación de varias sustancias en cantidades exactas, para que vayan curando nuestras dolencias. Los profesionales que fabrican las tabletas, los jarabes, las cremas, el líquido de las inyecciones, con gran experiencia, realizan los cálculos de las cantidades exactas que cada medicamento debe contener de cada sustancia para combinarlas; para que nosotros podamos, luego de este largo proceso, adquirir las medicinas en la farmacia y restablecer nuestra salud para continuar aprendiendo lo maravilloso que la naturaleza nos ofrece. Recordemos: Los elementos químicos son sustancias constituidas por átomos, que son la menor unidad de materia que puede intervenir en una combinación química, los átomos tienen características específicas, son cuerpos simples imposibles de descomponerse en otros más simples por métodos químicos. Existieron desde el inicio de la humanidad y se han convertido en la materia prima para obtener un sin número de beneficios que han significado adelantos importantes, para bien común de los seres humanos. Los compuestos químicos surgen a partir de la unión de dos o más elementos químicos, adquieren características propias, sin depender de las características de los elementos que los conforman, se pueden descomponer en sus elementos constitutivos por métodos químicos.

Mezclas Al hablar de una mezcla diremos que es la unión de dos o más sustancias o compuestos, en la que cada una mantiene sus propiedades; y luego pueden separarse fácilmente por acción mecánica, obteniéndose las sustancias primarias sin ninguna alteración. Para ilustrar este concepto te invitamos a realizar el siguiente experimento Materiales: Una hoja de papel Un imán Una cucharada de tierra seca Un cuarto de cucharada de limallas de hierro. Procedimiento: Coloca sobre la hoja de papel la tierra uniendo con las limallas de hierro (esto es la mezcla), siendo la tierra y las limallas las sustancias o componentes primarios; extiende la mezcla sobre la mitad de la hoja, por debajo del papel pasa el imán hacia la mitad que no contiene mezcla (el paso del imán es una acción mecánica) lo que observarás es que las limallas son atraídas por el imán, separándose éstas de la tierra, obteniendo nuevamente, sin alteración alguna, las dos sustancias primarias. Características de las mezclas Para que se pueda llevar a cabo una mezcla es necesario que se cumplan ciertas características: Que las sustancias que intervengan no pierdan sus propiedades. Ejemplo: al mezclar, en un vaso con agua, una cucharada de sal, el agua sigue siendo líquida y la sal no perdió su sabor salado. La cantidad de sustancias que forman una mezcla puede ser variable. Ejemplo: Si al vaso de agua se le agrega una o tres cucharadas de sal. Cuando se unen las sustancias para formar la mezcla no hay desprendimiento ni absorción de energía eléctrica, calorífica o luminosa. Ejemplo: al mezclar el agua con la sal no hay desprendimiento de electricidad, calor o luz. Las sustancias que intervienen pueden separarse por acciones mecánicas o físicas. Ejemplo: mediante la evaporación del agua por la acción del calor, podemos volver a obtener la sal. tipos de mezclas Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas Mezclas homogéneas.- Son en las que las sustancias que intervienen no se pueden diferenciar a simple vista. Ejemplo: la sangre, solo al verla no podemos diferenciar el plasma de los elementos figurados. Otros ejemplos de mezcla homogéneas: la leche, el aire, el agua. Mezclas heterogéneas.- Son las mezclas en las que las sustancias que intervienen se pueden diferenciar a simple vista. Ejemplo: el agua con el aceite, es un ejemplo muy claro de mezcla heterogénea. Como tú sabes el aceite es una sustancia oleosa,  que nunca pueden unirse con el agua  ya que por ser más liviano flota sobre el agua. Otros ejemplos de mezclas heterogéneas : las limaduras de hierro con agua, el arroz con el agua. Según el estado de los componentes de la mezcla, éstas pueden ser: Sólido – sólido          Ejemplo: Arroz y arena Sólido – líquido         Ejemplo: Piedras y agua Líquido – líquido       Ejemplo: Agua y jugo de limón Líquido – Gas             Ejemplo: Agua y gas carbónico Gas – Gas                    Ejemplo: El aire que respiramos. Procesos para separar mezclas Las sustancias o componentes que integran una mezcla pueden separarse por métodos como: Evaporación.- Este proceso separa las mezclas de sólidos con líquidos. Al colocar la mezcla al fuego, se calienta el líquido y pasa a estado gaseoso (se evapora) y el sólido permanece en el fondo del recipiente. Sedimentación.-  Separación de los componentes de una mezcla de sólidos  con líquidos por acción de la gravedad; en este proceso la sustancia más pesada se precipita o baja al fondo del recipiente y el líquido se mantiene sobre este. Magnetismo.-  Proceso que separa los componentes por acción  del poder que tienen algunos cuerpos de atraer  metales como el hierro, acero y otro  .  Recuerda el experimento que realizamos para separar las limaduras del hierro de la tierra. Flotación.- En este proceso se puede dar mezclas entre sólido – líquido o líquido – líquido, en las que la sustancia menos pesada flota sobre el líquido. Filtración.-  Proceso para separar, mezclar entre sólido – sólido  o sólido – líquido, con la ayuda de un filtro.- Aparato a través del cual se hace pasar un líquido que se desea clasificar .  O también las partículas pequeñas de un sólido. Combinaciones Combinación es la unión de dos o más componentes que forman una nueva sustancia, en la cual es imposible identificar las características que tiene los componentes y no se pueden separar usando procedimientos físicos o mecánicos sencillos. En las combinaciones las sustancias o componentes que intervienen deben ir en cantidades exactas. Ejemplo: Al combinarse varios compuestos químicos en cantidades exactas para fabricar las medicinas. Otros ejemplos de combinaciones. Al quemar una madera intervienen tanto el aire como el fuego y se producen sustancias diferentes como son el humo y el carbón en que queda convertida la madera. Ya no podemos obtener la madera que por acción del fuego se convirtió en otro elemento, (carbón). Al dejar un objeto de metal en contacto con agua o humedad en este se forma óxido. Otros ejemplos de combinaciones son: el agua, el aire, la leche, la sal. Características de las combinaciones. Las sustancias que intervienen pierden sus propiedades. Ej. Luego de quemar un papel; ya no podemos volver a obtener el papel, este se ha convertido en humo y ceniza. La cantidad de sustancias que intervienen en las combinaciones es exacta. Ejemplo: la combinación del aire es : Nitrógeno (N) = 78.08%, Oxígeno (O2 ) =20.95, Gases raros = 0.97% Las sustancias que intervienen no pueden separarse por acciones mecánicas o físicas sencillas. Ejemplo: Una tableta de aspirina no se puede separar en sus compuestos.

LEYES DE LAS COMBINACIONES QUÍMICAS (2) Leyes de las combinaciones químicas Las hipótesis de los filósofos griegos sobre la discontinuidad de la materia y su composición por partículas indivisibles, indestructibles e inmutables, denominadas átomos, se convirtió en teoría en 1803, gracias a Dalton (1766-1844). Éste se basó en las experiencias de Boyle (1627-1691) con gases, de Lavoisier (1743-1794) con combustiones, de Proust (1754-1826) sobre combinaciones entre los elementos y en las suyas propias. Fruto de estas experiencias son las leyes fundamentales de las combinaciones químicas, leyes cuantitativas basadas en la medida de volúmenes de gases y en la pesada con balanza de sustancias puras y mezclas. Ley de Lavoisier o de conservación de la masa Lavoisier enunció la ley de conservación de la masa para las reacciones químicas, según la cual en todas las reacciones químicas se cumple que la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. En la figura se representa la comprobación experimental de la ley de Lavoisier. El carbonato de calcio (CaCO3) se transforma en óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono (CO2) por la acción del calor, sin que varíe la masa durante el proceso. Ley de Proust o de las proporciones definidas En 1799, Proust (1754-1826) concluyó que la composición de una sustancia pura es siempre la misma, independientemente del modo en que se haya preparado o de su lugar de procedencia en la naturaleza. Así, por ejemplo, el agua pura contiene siempre un 11,2% de hidrógeno y un 88,8% de oxígeno. Según esto, para obtener en el laboratorio 100 gramos de agua pura hay que hacer reaccionar las cantidades mencionadas. Como la relación entre oxígeno e hidrógeno es constante en el caso del agua pura, se puede deducir que: Este hecho, comprobado en cientos de compuestos, se conoce como la ley de las proporciones definidas y se puede enunciar de dos formas: Cuando dos o más elementos químicos se combinan para formar un determinado compuesto, lo hacen según una relación constante entre sus masas. Cuando un determinado compuesto se separa en sus elementos, las masas de éstos se encuentran en una relación constante que es independiente de cómo se haya preparado el compuesto, de si se ha obtenido en el laboratorio o de su procedencia. Las consecuencias de esta ley son importantes para la química, no sólo como método para identificar un compuesto, sino también para conocer las cantidades de las sustancias que reaccionan entre sí. Ley de Dalton o de las proporciones múltiples Dalton comprobó en el laboratorio que, al hacer reaccionar cobre con oxígeno en diferentes condiciones, se obtenían dos óxidos de cobre diferentes que, dependiendo de las condiciones, podían combinarse de forma distinta, pero que sus masas siempre estaban en una relación de números enteros. Llegó a la misma conclusión con otros experimentos realizados en el laboratorio y dedujo la ley de las proporciones múltiples, cuyo enunciado es: las cantidades de un mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro para formar varios compuestos, están en una relación de números enteros sencillos 1:1, 2:1, 1:2, 1:3, 3:1, 2:3, 5:3, etcétera. Ley de las proporciones múltiples de Dalton para dos óxidos de cobre. Ley de Gay-Lussac o de los volúmenes de combinación Gay-Lussac (1778-1850) observó que al reaccionar un volumen de oxígeno con dos volúmenes de hidrógeno (esto es, un volumen doble que el primero), se obtenían dos volúmenes de vapor de agua, siempre y cuando los volúmenes de los gases se midieran a la misma presión y temperatura. Dispositivo para la medida del volumen del gas desprendido en una reacción. Según la ley de los volúmenes de combinación o de Gay-Lussac, en la que intervienen gases, los volúmenes de las sustancias que reaccionan y los volúmenes de las que se obtienen de la reacción están en una relación de números enteros sencillos, siempre y cuando la presión y la temperatura permanezcan constantes. Ley de los volúmenes de combinación aplicada al agua.