SISTEMAS MATERIALES: MEZCLAS Y SUSTANCIAS PURAS

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1 SISTEMAS MATERIALES: MEZCLAS Y SUSTANCIAS PURAS
Describe y analiza el siguiente esquema haciendo un resumen del mismo

2 1. MEZCLAS Y SUSTANCIAS PURAS
ACTIVIDADES 1.1 Clasifica razonadamente las siguientes sustancias en mezclas o sustancias puras : mayonesa, hierro, sal, gasolina, oro, leche pura de vaca, agua de mar, aire, hielo, agua de un manantial, agua destilada, agua del grifo, miel de abeja, cobre, azúcar, coca-cola, vino, zumo de fruta, hojalata, humo, gasolina, vino, oro, detergente en polvo, un refresco. 1.2 Al obtener la gráfica de calefacción (temperatura – tiempo) en la fusión o la ebullición de una determinada sustancia, ¿cómo podrías distinguir si se trata de una sustancia pura? 1.3 ¿Cómo se puede distinguir experimentalmente si una muestra líquida e incolora es una disolución o una sustancia pura? 1.4 Explicar que se debe hacer para comprobar que una muestra determinada es una mezcla, un compuesto o un elemento. 1.5 ¿Qué diferencia hay entre una sustancia simple y una sustancia pura? Explícalo y pon un ejemplo. 1.6 Con frecuencia empleamos el adjetivo puro para referirnos a las cosas naturales, saludables, etc..., como el “aire puro” o la “pura leche de vaca”. Desde el punto de vista químico, ¿son el aire y la leche sustancias puras? ¿por qué? Recuerda que: Una mezcla es un sistema material formado por dos o mas sustancias. Por ejemplo la leche, el agua salada, etc. Tienen composición variable. Su separación se consigue por medio de procesos físicos, es decir sin alterar la naturaleza de dichas sustancias. Se clasifican en heterogéneas y homogéneas. Una sustancia pura es un sistema material formado por un único tipo de sustancia. Tienen una composición invariable y propiedades definidas. Por ejemplo el azúcar (sacarosa) que tomamos como alimento, el agua o la sal común (cloruro de sodio). Se clasifican en simples y compuestas. Las sustancias puras son homogéneas al cambio de estado. Una sustancia pura es aquel tipo de materia que se conserva en el transcurso de los cambios físicos.

3 2. MEZCLAS HOMOGÉNEAS Y HETEROGÉNEAS ACTIVIDADES
Recuerda que: Una mezcla heterogénea es aquella mezcla en la que las partículas de sus diferentes partes constituyentes se pueden distinguir a simple vista o con la ayuda de una lupa o microscopio óptico (Por ejemplo un mineral como el granito, agua y aceite, harina y azúcar, la arena de la playa o el cuerpo humano). Presentan distinta composición en sus diferentes partes. (Es una mezcla heterogénea a la subdivisión). Son materiales que pueden separase en otras más sencillas mediante separaciones de tipo mecánico, como la filtración, la sedimentación o la decantación. Una mezcla homogénea o disolución es aquella mezcla en la que las partículas de sus diferentes constituyentes no se pueden distinguir ni a simple vista, ni siquiera con un microscopio, ordinario Por ejemplo el agua salada (disolución de agua y sal común) o el bronce (aleación de cobre y estaño). Presentan a misma composición en todas sus partes. (Es una mezcla homogénea a la subdivisión). Las disoluciones son heterogéneas al cambio de estado. Por ello para separar sus componentes se requiere técnicas basadas en cambios de estado como la evaporación la destilación o la cristalización. 2.1 Como distinguirías experimentalmente una mezcla heterogénea de una disolución. 2.2 Señala cinco ejemplos de a) mezclas heterogéneas; b) disoluciones; c) sustancias puras. 2.3 Clasificar los siguientes materiales en heterogéneos, disoluciones o sustancias puras: a) agua gaseosa; b) bronce; c)aire ; d) estaño ; e) tierra de labor; f) hierro; g) leche pura de vaca ; h) hierro; i) latón; j) miel pura de abeja; k) dióxido de carbono; l) vino; m) agua salada; n) café con leche; o) Un potaje; p) agua azucarada; q) agua mineral; r) un hilo de cobre; s) gas butano; t) gasolina;

4 ACTIVIDADES DE SISTEMAS MATERIALES
A.1 Clasifica los siguientes sistemas homogéneos en mezclas homogéneas o sustancias puras: a) el aire puro; b) el agua del grifo; c) petróleo; d) leche, e) vino; f) alcohol etílico; g) amoniaco; h) plata. A.2 ¿Qué pruebas deberías hacer para saber si el líquido incoloro de una botella es un disolución o una sustancia pura?. A.3 ¿Cómo podríamos saber si un sistema material homogéneo es una sustancia pura o una disolución? Describe aquellas operaciones que se deberían realizar para comprobarlo. Pon un ejemplo. A.4 Tres frascos A, B y C contienen sistemas homogéneos. Averigua de que tipo de sistemas homogéneos se tratan. El contenido del frasco A funde sin permanecer constante la temperatura. El contenido del frasco B, tiene propiedades características, pero se descompone al calentar, en un gas y deja un residuo sólido. El contenido de frasco C no se descompone ni por el calor, ni por la electricidad.

5 3 DISOLUCIONES. COMPOSICIÓN Y CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN (%, g/l)
ACTIVIDADES 3.1 ¿Qué tanto por ciento de cloruro de sodio (sal común, NaCl) contiene el agua de mar, si de 1 kg de agua de mar, obtenemos 25 g sal común (Na Cl). 3.2 En una disolución tenemos 200 g de agua y 40 g de sal. Calcula la concentración en % de la disolución. 3.2 ¿Cuál es la concentración en g/l de una disolución de sal en agua que contiene ½ Kg de sal en 4 litros de disolución? 3.3 calcula la concentración en g/l de una disolución preparada disolviendo 30 g e hidróxido de sodio en 120 g de agua? 3.3 Se desea preparar una disolución al 4% de soluto y se dispone de 32 g de esta sustancia, ¿qué cantidad de disolvente se necesitará? 3.4 Se toman 25 g de una disolución de sal en agua al 20% ; si se deja evaporar el agua, ¿qué cantidad de sal se obtendrá? Recuerda que: Una disolución es un sistema homogéneo formado por la mezcla de dos o mas sustancias.El disolvente es el componente mayoritario de la disolución.El soluto o solutos son lo demás componentes de la disolución. Las sustancias que se disuelven.Se llama concentración de una disolución a la cantidad de soluto que hay contenida en una determinada cantidad de disolución. Se expresa en tanto por ciento (%) y en gramos por litro (g/l). g disolución = g de soluto + g de disolvente.; 3.5 Indica como preparar 500 cm3 de disolución de sal en agua, con una concentración de 20g/l. Señala claramente las operaciones que es necesario realizar.

6 b) ¿Cuál es el disolvente? c) Explica el significado de 50 g/l
3.6 La glucosa es una sustancia sólida a temperatura ambiente (es un tipo de azúcar). Se suelen preparar disoluciones de glucosa en agua, a las que se llama suero glucosado, para alimentar a los enfermos cuando no pueden ingerir alimentos. a) En la etiqueta de una botella de suero de 500 cm3 se lee: “Disolución de glucosa en agua 55g/l” a) ¿Cuál es el soluto?  b) ¿Cuál es el disolvente? c) Explica el significado de 50 g/l d) Un enfermo necesita tomar 40 g de glucosa cada hora, ¿qué volumen de suero de la botella anterior se le debe inyectar en una hora? e) Si le suministramos una botella de dicho suero cada 20 minutos que volumen de suero y cuántos g de glucosa se le habrán suministrado en una hora. Disolución de glucosa en agua 50 g/l 3.7 preparamos una disolución que contiene 3 g de cloruro de sodio( NaCl) y 7 g de bromuro de potasio (KBr ) en 40 g de agua destilada. Halla la concentración en tanto por ciento en masa de cada soluto en la disolución obtenida.

7 4. SOLUBILIDAD ACTIVIDADES
4.1 Si te dicen que una disolución esta saturada, ¿significa que tiene mucho soluto disuelto? Explícalo. Recuerda que: La solubilidad es una propiedad característica de las sustancias que mide la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de disolvente a una temperatura determinada. Se suele medir en g de soluto disueltos en cada 100 cm3 de agua (100 g de agua) o por cada litro de disolución. Depende de la Tª y se representa mediante curvas de solubilidad. El proceso inverso a la solubilidad es la cristalización o la precipitación del soluto. 4.2 La gráfica adjunta representa la solubilidad del cloruro de potasio (KCl) en agua (en g/100g de agua) a diferentes temperaturas. Indica como preparar 1 L de una disolución saturada de KCl a 25 ºC Determinar en gramos por litro la solubilidad del cloruro de potasio en agua a 45 ºC. a) 30 g/l b) 50 g/l c) 300 g/l d) 500 g/l 4.3 ¿Podemos decir que la temperatura también afecta a la rapidez con que se disuelven las sustancias? Explícalo e indica de que factores crees que depende la solubilidad de un caramelo en el agua

8 4.4 En el diagrama de la figura adjunta aparece la variación de la solubilidad del nitrato de potasio (KNO3) con la temperatura. Tenemos una disolución saturada de dicha sal en 500 g de agua a 20 ºC. Si calentamos hasta 60 ºC, ¿ qué cantidad e nitrato de potasio habremos de añadir para que la disolución siga siendo saturada? 4.5 Observa las curvas de solubilidad de la figura adjunta. a) ¿Qué sustancia ve menos afectada su solubilidad con la temperatura? 4.6 Observa atentamente la curva de solubilidad del nitrato de potasio y contesta las siguientes preguntas: a) Localiza el valor de la solubilidad del nitrato de potasio a 25 ºC y a 45 ºC. b) ¿Qué masa de cristales se formará si una disolución saturada en 100 g de agua se enfría de 45 ºC a 25 ºC? ¿Y de 50 ºC a 20 ºC? c) ¿Qué masa de nitrato de potasio se disolverá en 1 kg de agua a 50 ºC? d) ¿Qué masa de agua se necesita para disolver 100 g de nitrato de potasio a 45 ºC? e) ¿A qué temperatura el nitrato de potasio tiene una solubilidad de 20 g por 100 g de agua?

9 ACTIVIDADES A.1 Tres frascos A, B y C contienen mezclas. Clasifícalas en homogéneas y heterogéneas teniendo en cuenta que: a) Los componentes de la mezcla del frasco A pueden separarse por centrifugación. b) Las mezclas de los frascos B y C son líquidas. c) La mezcla del frasco C, al ser observada a través de la luz tiene un aspecto turbio, mientras que la del frasco B no y su aspecto es uniforme. A.2 Señala si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa (V o F): Escribe las falsas como verdaderas. a) Un material heterogéneo no puede estar formado por sustancias simples. b) Una disolución siempre tiene la misma temperatura de ebullición que el disolvente puro. c) Un sustancia compuesta sólo puede transformarse en otras más sencillas mediante cambios químicos. d) La filtración puede servir para separar los componentes de una disolución. e) La combustión de los sólidos es siempre un cambio químico, pero la de los líquidos es una evaporación, pues suelen arder sin dejar ningún residuo.

10 A.3 Define los siguientes términos: heterogéneo, homogéneo, mezcla, sustancia pura, disolución, elemento y compuesto, solubilidad, destilación, decantación, y pon un ejemplo aclaratorio de cada uno. A.4 En el siguiente párrafo, debes poner en los paréntesis la palabra que corresponda de las siguientes: elemento, compuesto, mezcla homogénea, mezcla heterogénea, fenómeno físico y fenómeno químico. “ El hierro ( ) no protegido, al cabo de un tiempo adquiere un tono rojizo y un aspecto quebradizo ; decimos que le ataca el aire ( ), es decir, se ha oxidado ( ) al combinarse con el oxígeno ( ). Este oxido ( ), llamado herrumbre, se rompe al ser golpeado ( ) y puede ser arrastrado ( ) por el agua ( ) en la que no se disuelve ( ) formando una mezcla ( )”. A.5 De las siguientes afirmaciones referidas al café con leche, ¿cuál es cierta? : a) Es una sustancia compuesta b) Es una sustancia pura c) Es una mezcla de sustancias compuestas d) Es una mezcla de dos elementos, café y leche.

11 ACTIVIDADES DE CONCENTRACIÓN DE DISOLUCIONES
A.1 Sabrías decir ¿qué disolución de azúcar en agua es más dulce: una formada por 40 g en 1 litro de agua u otra formada por 54 g de azúcar en 150 cl de agua? A.2 La concentración de una disolución de nitrato potásico es de 15 g/l. ¿Qué cantidad de nitrato potásico hay en 25 cm3 de disolución? A.3 Explica detalladamente los pasos que debes seguir para preparar 1,5 l de una disolución de azúcar en agua cuya concentración sea 17,7 g/l. A.4 El suero fisiológico, que se usa para lavar las heridas o los ojos, es una disolución de sal común en agua cuya concentración es de 9 g de sal por litro de disolución. ¿Qué cantidad de sal hay que utilizar para echar en un recipiente que contiene 250 cm3 de agua y obtener una disolución que sirva como suero fisiológico? A.5 Una disolución está formada por 20 g de una sustancia en 150 cm3 de agua. ¿Cuál es su concentración en g/100 cm3? A.6 Sabiendo que la densidad y la concentración se pueden expresar en la misma unidad, (¿cuál?¿existe alguna diferencia entre ambos conceptos? A.7 La concentración de una disolución de hidróxido sódico en agua, en tanto por ciento en masa, es del 2 %. ¿Qué cantidad de hidróxido sódico hay en un cuarto de kilogramo de disolución? A.8 La concentración de una disolución de alcohol en agua, en tanto por ciento en volumen, es del 96 %. Sabiendo que la densidad del alcohol es 0,8 g/cm3 , halla la cantidad de alcohol en g que se necesita para formar 500 ml de disolución con dicha concentración. A.9 Tenemos dos disoluciones de cloruro sódico. Una con 8 g de sal en 500 ml de agua y otra con 10 g de sal en 2 l de disolución. ¿Cuál será la concentración de la disolución resultante al mezclar las dos disoluciones anteriores? A.10 Un litro de leche contiene 43,5 g de lactosa (azúcar de la leche). Si la densidad de la leche es 1,015 g/ml, calcula el tanto por ciento en masa de la lactosa y su concentración en g/L.

12 ACTIVIDADES DE DERMINACIÓN DE LA SOLUBILIDAD
A.1 Dos sustancias A y B son muy poco solubles en agua. De la sustancia A se disuelven tan sólo 9,2·10–4 g en 160 cm3 de agua. De la sustancia B solamente se disuelven 11,5 · 10-4 g en 200 cm3 de agua. ¿Qué sustancia es la más soluble en agua? A.2 La solubilidad de una sustancia en agua frente a la temperatura está dada en la tabla adjunta: Solubilidad (g de sustancia /100 cm3 ) 18 22 40 60 85 120 160 240 Temperatura (°C) 10 20 30 50 70 80 a) Representa estos datos en un gráfica de solubilidad frente a la temperatura. b) Calcula la cantidad de sustancia que se disuelve en 500 l de agua a 25 °C. c) Halla la cantidad de sustancia que precipita cuando una disolución de concentración 1400 g/l está a la temperatura de 70 °C y se enfría hasta la temperatura de 10 °C. A.3 La gráfica adjunta representa la solubilidad del nitrato y del sulfato de potasio en agua a distintas temperaturas. Calcula: a) La solubilidad de ambas sustancias a 40 °C y 70 °C. b) El nitrato que se disuelve en 1 litro de agua a 40 °C. c) La masa de nitrato que precipita al enfriarla disolución anterior hasta 10 °C.

13 A.4 En una experiencia de laboratorio se olvidó poner el nombre de la sustancia encima de la gráfica correspondiente. Se quiere corregir la omisión y averiguar que nombre reciben las sustancias A, B, C y D para ello debes saber que: a) El nitrato de plata es una sustancia que se disuelve muy bien en frío. b) La solubilidad del cloruro sódico prácticamente no está afectada por un aumento de la temperatura. c) El nitrato potásico se disuelve muy mal en frío, pero su solubilidad aumenta mucho al crecer la temperatura. d) El sulfato sódico cambia bruscamente su solubilidad a la temperatura de 30 °C. (g/L) (ºC) 0ºC e) Fijándote en las curvas de solubilidad anterior, indica razonadamente la sustancia cuya solubilidad varia menos con la temperatura y la que varia más. A.5 La solubilidad del sulfato de potasio en agua a 20 ºC es de 100 g/L. Calcula cuantos g de sulfato de potasio se disolverán en 250 cm3 de agua. Indica como preparar 200 cm3 de disolución saturada de sulfato de potasio a 20ºC.