Clase digital 5. Los elementos, los compuestos y las mezclas

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Los elementos, los compuestos y las mezclas

Introducción

¡Hola! 

Es un gusto saludarte nuevamente  por este medio y te felicito por llegar a la quinta clase del curso de Química, por lo pronto te doy un cordial bienvenida a esta sesión donde nos toca abordar el análisis de la materia a nuestro alrededor fijándonos en su composición. 

Antes de iniciar reflexionemos un poco sobre los objetos que nos rodean cotidianamente, puede que hayas notado que alguna prenda indica que está fabricada de algodón y poliéster, al leer la etiqueta de la mayoría de los productos de higiene personal notarás una lista de ingredientes que dependiendo del producto pueden llegar a ser más de 30, el aire que respiramos el cual pensaríamos que es oxígeno en realidad se compone de varios gases, el agua que tomamos que pareciera ser pura posee algunas sales disueltas, tal vez en nuestro baño o en las ventanas podrás observar alguna estructura de aluminio, que también podemos encontrar en algunas bebidas enlatadas, finalmente podemos apreciar el oro o la plata en algunas piezas de joyería. así como estos hay muchos ejemplos de todo lo que nos rodea y nos daremos cuenta de que muchos de estos objetos tienen una composición de acuerdo con la función que cumplen.

En algunos de los ejemplos anteriores se mencionan elementos químicos, compuestos o mezclas, te darás cuenta que la gran mayoría de artículos y bienes en general son mezclas por lo tanto son muy importantes en la química y es necesario conocer los tipos y propiedades para el desarrollo de todos estos productos. De igual forma los elementos y compuestos tienen muchas aplicaciones en nuestra vida cotidiana y resulta interesante darse cuenta lo mucho que los utilizamos.

Ahora veamos cómo clasificar la materia de acuerdo con su composición, espero que te sea interesante.

Desarrollo del tema

Toda la materia que existe en el universo la podríamos clasificar en sustancias puras y en mezclas. Una sustancia pura como se indica en su nombre se compone de un solo tipo de partículas, mientras que en una mezcla su composición es más compleja ya que cuenta con más de un tipo de partículas.

Sustancias puras

En general existen 2 tipos de sustancias puras: los elementos químicos y los compuestos. Los elementos son la forma más simple de sustancia pura, en su composición existen únicamente átomos de un solo tipo. recordarás el oro y la plata de las joyas o el aluminio en las latas de bebida, estos son ejemplos de elementos. Por otro lado, existen otros elementos que no vemos a simple vista, pero los usamos continuamente, por ejemplo, el cobre de los cables en la instalación eléctrica de tu casa o tu escuela, también lo podemos encontrar en los circuitos de los aparatos electrónicos que utilizamos continuamente y de los cuales dependemos. Nuestra computadora, celular, televisión inteligente cuentan además con microchips los cuales son necesarios para su funcionamiento, ¿sabías que en ellos se contiene el elemento silicio? por sus propiedades semiconductoras se utiliza este elemento para estos componentes.

Figura 1. Equipo de Elaboración de cerveza fabricado en cobre, un elemento químico metálico.

Por su parte los compuestos son sustancias que están formadas de la combinación química de 2 o más elementos, los cuales poseen una proporción definida. Los átomos de los elementos en los compuestos se encuentran unidos gracias a enlaces o uniones químicas, estos conjuntos de átomos unidos reciben el nombre de moléculas. De hecho, la materia tiende a organizarse en compuestos más que permanecer como elementos puros debido a que los átomos encuentran estabilidad al unirse a otros. La molécula más conocida y abundante es la del agua cuya fórmula es H2O, la cual nos indica la proporción de átomos que existe en su estructura, si una molécula de agua cambiará su proporción dejaría de ser agua y se convertiría en otro compuesto diferente, por ejemplo el agua oxigenada que utilizamos para limpiar heridas contiene un compuesto de nombre peróxido de hidrógeno con la fórmula H2O2 en donde la proporción ha cambiado por lo que ya no es agua e incluso tiene otras propiedades, al poseer más oxígeno es una molécula más oxidante lo cual es útil para destruir microorganismos que puedan infectar la herida. 

Otros ejemplos de compuestos que utilizamos diariamente son la sal que se compone de cloruro de sodio NaCl, el azúcar también es un compuesto conocido como sacarosa de fórmula C12H22O11. Todos los compuestos se pueden separar en los elementos químicos que los componen mediante procesos químicos en los cuales los enlaces se rompen para dejar únicamente al elemento, muchos de estos procesos son necesarios para obtener los elementos que se requieren en diversas aplicaciones.

Figura 2. El cloruro de sodio NaCl es un compuesto químico que utilizamos diariamente.

Mezclas

Las mezclas son sustancias que poseen 2 o más componentes, estos componentes se mezclan físicamente por lo que no existe una Unión química entre ellos, debido a esto se pueden separar mediante procesos físicos a comparación de los compuestos, donde las uniones se deben separar por procesos químicos. 

Te darás cuenta de que en lo cotidiano existen muchas mezclas, ya mencionamos algunos ejemplos, como el aire, también puede ser un refresco, una ensalada, incluso nuestro cuerpo es una mezcla. En estos ejemplos podríamos apreciar qué tal vez un refresco es más dulce que otro o que una ensalada tiene más lechuga que otra, por lo que en las mezclas la proporción si puede variar, Podemos ver que las mezclas son muy diversas por lo que también podemos clasificar a las mezclas en 2 tipos: mezclas homogéneas y heterogéneas.

En una mezcla homogénea los componentes están dispersos de forma regular y se puede apreciar que la mezcla es uniforme por lo que no podemos ver sus componentes, estas mezclas también se le conoce como disoluciones. Aquí podemos clasificar al aire que ya habíamos mencionado que es una mezcla de nitrógeno y oxígeno, vapor de agua, dióxido de carbono, Argón y otros gases, las proporciones de esta mezcla pueden variar entre una zona y otra. Tú mismo puedes preparar una disolución de agua con azúcar, una vez que el azúcar se disuelve completamente en el agua obtendremos una mezcla homogénea.

Figura 3. El vinagre que usamos para cocinar es una mezcla de agua y ácido acético principalmente.

Un tipo de mezcla homogénea muy importante son las aleaciones en las cuales se emplea un metal el cual se mezcla con otro metal o en otros casos con un no metal para obtener un nuevo material con propiedades distintas. Las aleaciones se han usado a lo largo de la historia para diversos objetivos, como en muchas ocasiones la guerra es uno de ellos, inicialmente los armamentos primitivos constaban de utensilios hechos con rocas afiladas, madera y cuerda. Tras el desarrollo de la minería para obtener metales se descubrió que al mezclarlos se podían obtener materiales metálicos resistentes a la oxidación, más duros y fáciles que trabajar. 

Actualmente más que armamento, las aleaciones tienen muchas aplicaciones, por ejemplo, el peltre es una aleación compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo, la cual podemos encontrar en diversos utensilios de cocina. Podemos tener bronce en las manijas metálicas en las puertas o en estatuas, el cual se compone de cobre y estaño. Otra aleación importante es el acero, el cual se compone de hierro y carbono principalmente y tiene aplicaciones en la construcción, en la medicina, y en muchos otros utensilios. En todas estas existe un metal el cual es la base de la aleación y en el resto las proporciones pueden variar, dando calidades diferentes de aleaciones necesarias para diferentes aplicaciones.

Figura 4. Estatua de bronce, aleación de cobre y estaño.

Las mezclas heterogéneas no tienen una composición uniforme, en estas podemos ver los ingredientes de los que está hecha la mezcla debido a que uno de los componentes no se incorpora o disuelve, por ejemplo, el agua con aceite podemos ver que el aceite no se mezcla en el agua y flota sobre esta. Este fenómeno se puede aprovechar para construir lámparas de las lavas caseras. En la cocina podemos encontrar muchas mezclas heterogéneas, ya habíamos hablado de la ensalada, por lo que también un taco de bistec, una taza de café de grano, un huevo estrellado también son ejemplos de mezclas heterogéneas.

Figura 5. Lámparas de lava, una psicodélica mezcla heterogénea.

Podemos mezclar las sustancias en diferentes estados de agregación, las más comunes son mezclas líquido-líquido como el agua con alcohol, y las sólido-líquido como la sal y el agua, también puede haber mezclas sólido-sólido como el cemento para las construcciones, también puede haber mezclas gas-líquido como el agua carbonatada que se usa en los refrescos.

Todas estas mezclas se pueden separar en sus componentes mediante procesos físicos, por ejemplo, el café de grano que no se disuelve en el agua se filtra con papel en la cafetera. En los laboratorios de química se emplean diversos métodos de separación dependiendo del tipo de mezcla, sus propiedades y sus componentes, en la siguiente clase se hablará de este tipo de técnicas.

Figura 6. Clasificación de la materia con base en su composición.

Conclusión

En resumen, en esta sesión se analizaron los conceptos de elemento, compuesto y mezcla, los primeros dos se clasifican como sustancias puras, es decir, sustancias que se componen de un solo tipo de partícula, los elementos se componen únicamente de átomos de un solo tipo y los compuestos de moléculas de un solo tipo, las cuales se conforman de átomos de diferentes elementos y sus proporciones son definidas, para separar los elementos que componen a un compuesto se requieren métodos químicos.

Las mezclas tienen una composición más compleja entre dos o más ingredientes los cuales están mezclados físicamente por lo que se pueden separar por métodos físicos. Las podemos clasificar en homogéneas y heterogéneas. 

  • Mezclas homogéneas. También conocidas como disoluciones, su composición es uniforme y no se pueden distinguir sus componentes.
  • Mezclas heterogéneas. Se pueden apreciar las fases o componentes que la integran.

Espero que te haya sido interesante y útil este conocimiento, te invito a ver el video de la práctica 1 para que aprendas cómo se puede hacer una aleación.

Hemos llegado al final de la clase, vas por buen camino, todavía falta terreno por recorrer ¡Sé persistente, no desistas! Para concluir la clase te pido que realices y mandes como corresponde la tarea asignada, te espero en la próxima clase.

Fuentes de información