Mezclas y sustancias puras
En la naturaleza es muy difícil encontrar sustancias totalmente puras. La mayoría de los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias. El agua del mar, el aire, la leche o el granito son ejemplos de mezclas.
Sustancias puras
Una sustancia pura es aquella que tiene una composición fija y unas propiedades características bien definidas (punto de fusión, punto de ebullición, densidad, etc.). Se clasifican en:
• Elementos: sustancias que no se pueden descomponer en otras más sencillas por métodos químicos. Están formados por un solo tipo de átomo. Ejemplos: hierro (Fe), oxígeno (O₂), oro (Au), carbono (C).
• Compuestos: sustancias formadas por la combinación química de dos o más elementos en proporción fija. Se pueden descomponer en los elementos que los forman. Ejemplos: agua (H₂O), sal común (NaCl), dióxido de carbono (CO₂).
📌 RecuerdaUn elemento está formado por átomos del mismo tipo. Un compuesto está formado por átomos de distintos elementos unidos químicamente en proporción definida.
Mezclas
Una mezcla se obtiene al juntar dos o más sustancias sin que se produzca una reacción química entre ellas. Cada componente conserva sus propiedades. Se distinguen dos tipos:
| Tipo de mezcla | Aspecto | Componentes distinguibles | Ejemplos |
|---|
| Homogénea (disolución) | Uniforme, una sola fase | No | Agua con sal, aire, bronce |
| Heterogénea | No uniforme, varias fases | Sí | Granito, ensalada, agua con aceite |
Disoluciones
Las disoluciones son mezclas homogéneas formadas por:
• Disolvente: componente que se encuentra en mayor proporción (normalmente el líquido).
• Soluto: componente que se encuentra en menor proporción (se disuelve en el disolvente).
La concentración de una disolución indica la cantidad de soluto disuelta en una cantidad determinada de disolución o disolvente:
🔬 Fórmula claveConcentración en masa:
C = masa de soluto / volumen de disolución
Se suele expresar en g/L (gramos por litro).
Porcentaje en masa:
% m = (masa de soluto / masa de disolución) × 100
📘 Ejemplo resueltoSe disuelven 20 g de azúcar en agua hasta obtener 250 mL de disolución. Calcula la concentración en g/L.
Datos: masa de soluto = 20 g, volumen de disolución = 250 mL = 0,250 L
Fórmula: C = m_soluto / V_disolución
Cálculo: C = 20 g / 0,250 L = 80 g/L
La concentración de la disolución es 80 g/L.
📘 Ejemplo resueltoSe mezclan 15 g de sal con 185 g de agua. Calcula el porcentaje en masa de sal.
Datos: masa de soluto = 15 g, masa de disolución = 15 + 185 = 200 g
Fórmula: % m = (m_soluto / m_disolución) × 100
Cálculo: % m = (15 / 200) × 100 = 7,5 %
Métodos de separación de mezclas
Existen distintos procedimientos para separar los componentes de una mezcla, aprovechando las diferencias en sus propiedades:
| Método | Fundamento | Tipo de mezcla | Ejemplo |
|---|
| Filtración | Diferencia de tamaño de partícula | Heterogénea (sólido-líquido) | Arena y agua |
| Decantación | Diferencia de densidad | Heterogénea (líquido-líquido) | Agua y aceite |
| Evaporación | Diferente punto de ebullición | Homogénea | Obtener sal del agua de mar |
| Destilación | Diferente punto de ebullición | Homogénea | Separar alcohol y agua |
| Cristalización | Diferente solubilidad | Homogénea | Obtener cristales de sal |
| Separación magnética | Propiedades magnéticas | Heterogénea | Limaduras de hierro y arena |
| Cromatografía | Diferente afinidad por un soporte | Homogénea | Separar pigmentos de la tinta |
⚠️ ImportanteLa filtración separa un sólido de un líquido. La destilación separa líquidos con distintos puntos de ebullición: se calienta la mezcla, el líquido que hierve primero se evapora y se recoge al condensar.
Disoluciones saturadas y solubilidad
La solubilidad de una sustancia es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una determinada cantidad de disolvente a una temperatura dada.
• Disolución insaturada: contiene menos soluto que el máximo posible.
• Disolución saturada: contiene la máxima cantidad de soluto a esa temperatura.
• Disolución sobresaturada: contiene más soluto del que puede disolver (inestable).
🤔 ¿Sabías que…?El aire es una mezcla homogénea de gases compuesta aproximadamente por un 78 % de nitrógeno (N₂), un 21 % de oxígeno (O₂) y un 1 % de otros gases (argón, CO₂, vapor de agua, etc.).
✏️ Ejercicios1. Clasifica las siguientes sustancias en elemento, compuesto o mezcla: agua destilada, aire, hierro, bronce, dióxido de carbono, granito.
2. Explica la diferencia entre una mezcla homogénea y una heterogénea. Pon dos ejemplos de cada una.
3. Se disuelven 50 g de sal en agua hasta obtener 500 mL de disolución. Calcula la concentración en g/L.
4. ¿Qué porcentaje en masa tiene una disolución preparada con 30 g de azúcar y 270 g de agua?
5. ¿Qué método de separación utilizarías para separar…?
a) Arena y agua
b) Agua y alcohol
c) Limaduras de hierro y azufre en polvo
d) Agua y aceite
6. ¿Cuál es la diferencia entre evaporación y destilación? ¿En qué casos usarías cada una?
7. Identifica el soluto y el disolvente en cada disolución:
a) Agua con sal
b) Aire
c) Bronce (cobre + estaño)
8. Si la solubilidad del cloruro de sodio a 20 °C es de 36 g/100 mL de agua, ¿cuántos gramos se pueden disolver en 250 mL de agua?
9. Explica qué ocurre a nivel de partículas cuando se disuelve azúcar en agua.
10. Diseña un procedimiento para separar una mezcla de arena, sal y limaduras de hierro.
📋 Resumen de la lección- Las sustancias puras tienen composición fija y propiedades definidas; se clasifican en elementos y compuestos.
- Las mezclas están formadas por dos o más sustancias sin combinación química; pueden ser homogéneas (disoluciones) o heterogéneas.
- La concentración indica la cantidad de soluto por cantidad de disolución (g/L o % en masa).
- Los métodos de separación (filtración, decantación, destilación, etc.) aprovechan diferencias en las propiedades de los componentes.
- La solubilidad depende de la temperatura y determina la cantidad máxima de soluto que puede disolverse.