Conservación de la materia
Introducción
¡Hola!
Es un gusto encontrarte nuevamente, espero que estés aprendiendo mucho, sobre todo, que tu ánimo no decaiga y sigas conociendo más acerca de los temas que se te presentan.
Bienvenido a la clase virtual 5 en la que se revisarán temas complementarios a los revisados en la clase anterior respecto de la conservación de la materia, pues este principio de conservación aplica a la conservación de la energía, como ocurre en física, además verificaremos que la unidad para la medida de materia se conoce como “mol” y proviene del número de partículas que se contienen en una cantidad específica de alguna sustancia. Posterior a la revisión de estos conceptos, nos enfocaremos a las mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas, buscando las operaciones más simples para poder separar las sustancias que conforman estas mezclas, siempre cuidando que no se alteren sus propiedades físicas y químicas, lo que puede decirse que estos procedimientos como operaciones son físicas. En este recorrido, comprenderás que la base de estudio de la química se fundamenta en su unidad de medición, lo que extiende a todo lo que puede estudiar la química con sus diversas aplicaciones y campos en donde tiene presencia.
Éxito en este nuevo recorrido.
Desarrollo del tema
3.3 Conservación de la energía.
La ley de la conservación de la energía establece que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Esto significa que, en todos los fenómenos del universo, la cantidad de energía y de materia existentes antes y después de dicho fenómeno son las mismas, aunque sus formas y propiedades hayan cambiado.
Lo que ocurría con la conservación de la materia en las reacciones químicas, de manera semejante ocurre con la energía, pues si en una reacción química, en el proceso de reconfiguración de los enlaces iónicos y covalentes entre compuestos, elementos y moléculas se libera o se absorbe energía, cuando se libera, esta queda en el medio que rodea a los participantes en la reacción y puede ser captada por otros elementos o compuestos.
De la misma manera, cuando se absorbe energía en un proceso de calentamiento, para que ocurra una reacción química y se formen nuevos enlaces químicos, las moléculas absorberán energía y parte de ella quedará atrapada en los nuevos enlaces químicos formados con los productos y el resto se devolverá al medio en forma de calor.
3.4 Sistema internacional para medir la cantidad de sustancia
Se requiere contar con una unidad de medida que represente al número de átomos o moléculas de manera proporcional y que, se pueda relacionar con alguna magnitud fácilmente medible para desarrollar de manera experimental en el laboratorio. Esta unidad a que nos referimos corresponde al mol, que podríamos definir como «la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas partículas elementales como átomos de carbono hay en 0.012 kg de carbono-12». Al considerar partículas elementales se refiere a átomos, moléculas o iones. Por esta necesidad se estableció que un átomo-gramo es la cantidad de un elemento, expresada en gramos, que coincide con su masa atómica relativa, además de que Una molécula-gramo es la cantidad de un compuesto, expresada en gramos, que coincide numéricamente con su masa molecular.
Los valores de un átomo-gramo o molécula-gramo varían para cada elemento o compuesto, pero tienen la enorme ventaja de representar siempre el mismo número de átomos o moléculas, por lo que representan cantidades que guardan entre sí las mismas relaciones que la de los elementos y compuestos a los que hacen referencia (un átomo-gramo de carbono se combina con cuatro átomos-gramos de hidrógeno en cada molécula-gramo del metano CH4).
Un átomo-gramo (o molécula-gramo) expresa una masa N veces más grande que la masa atómica (o molecular) del elemento (o compuesto):
Por lo que N es el número de átomos o moléculas que se encuentran contenidos en un átomo-gramo o en una molécula-gramo, respectivamente.
El valor del número o constante de Avogadro, NA es 6.022 x 1023 y que puede ser interpretado para un átomo-gramo como para una molécula-gramo, sin importar la sustancia que sea, contienen siempre el número de Avogadro de átomos o moléculas. Con el paso de tiempo se adoptó la unidad de cantidad de sustancia: el mol.
La magnitud que representa la cantidad de sustancia se simboliza con la letra “n”, mientras que su unidad mol no tiene abreviatura, y se escribe mol. De esta forma, se escribe n (azufre)= 2 mol, que significa que la cantidad de sustancia de azufre es de 2 mol (ó 2 moles).
Además, la masa molar, M, es la masa de un mol de átomos o de moléculas de cualquier sustancia y se mide en g/mol. Además, el cálculo del número de moles es:
Ejemplo 1
El SO3 es uno de los gases más contaminantes y tóxicos que se desprenden a la atmósfera. Se produce en la combustión de diferentes sustancias que contienen pequeñas cantidades de azufre. Calcula cuántas moléculas hay en 8 g de SO3, así como la masa de una de esas moléculas.
A partir de los datos de las masas relativas de O (16) y S (32) obteniéndose de las masas atómicas de estos elementos en la tabla periódica:
Para el cálculo del número de moléculas se puede proponer la siguiente conversión:
La masa de una de esas moléculas, sabiendo que NA moléculas tienen una masa de 80 g.
Ejemplo 2
¿Qué masa tiene una molécula de amoniaco, NH3? ¿Cuántas moléculas hay en un recipiente que contiene 340 g de gas amoniaco?
En un mol de moléculas de amoniaco hay NA moléculas y su masa es de 17 g
Por tanto, una molécula tendrá una masa de:
En la segunda parte:
Ejemplo 3
Determina cuántos átomos de plata hay en un lingote de plata de 1000 gUn mol de plata tiene 108 g de masa y hay NA átomos de plata:
3.5 Métodos de separación de sustancias
De forma natural es muy difícil que las sustancias puras que constituyen una mezcla se puedan separar y más cuando ocurre que la mezcla es una de tipo homogénea (donde los componentes de la misma se encuentran perfectamente mezclados a simple vista), lo que no ocurre con las mezclas de tipo heterogénea (donde los componentes se distinguen a simple vista). Para lograr ciertas investigaciones, es fundamental obtener estas sustancias para identificar sus estructuras y sus propiedades físicas y químicas.
Existen distintas estrategias para conocer estos componentes, se conocen como métodos para separar una mezcla en sus diferentes componentes. Dichos métodos son físicos ya que no alteran las propiedades de los componentes que conforman una mezcla.
Al proponer el método de separación de mezclas primero se debe conocer sobre su estado físico, características y propiedades, para aplicar la técnica más adecuada.
Los métodos de separación de mezclas se explican en la siguiente presentación:
Conclusión
La conservación de la masa se aplica también a la energía, lo que permite tener grandes beneficios para el ser humano, ya que se vincula con la conservación de la materia y se establecen principios para generar nuevos conocimientos que trascienden en las ciencias.
Al considerar la materia, debe proponerse una manera de medirla, que corresponde al mol. También cuando se refiere a la materia, se deben considerar a las mezclas las cuales pueden separarse de acuerdo con los componentes que las conforman, aquí se pueden tomar en cuenta a las mezclas homogéneas y a las mezclas heterogéneas. Los métodos de separación corresponden a operaciones que no alteran las propiedades físicas ni químicas de los componentes participantes de las mezclas en estudio.
Has llegado al final de la clase. ¡Te felicito!, en algunos momentos podrá parecerte que el camino es muy complicado y extenso, pero la satisfacción que da el llegar a la cima solamente se experimenta a través del esfuerzo y trabajo continuo.
Te invito a revisar el material complementario y realizar las actividades correspondientes. Te espero en tu siguiente clase.