domingo, 19 de julio de 2009

Teoría 7: Sistemas materiales

Sistemas materiales

Sistemas material es un cuerpo o un conjunto de cuerpos, o de partes de un cuerpo, o de una porción de Universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio.

Cambios de estado de la materia

Sistema homogéneo

Es aquel que en todos los puntos de su masa posee iguales propiedades intensivas.

Agua destilada, hielo, oxígeno, etc.

Clasificación de los sistemas homogéneos

Sustancias puras

Son sistemas homogéneos que están formados por una sola sustancia.Poseen propiedades intensivas constantes, propias y exclusivas de ellas.
Resisten los procedimientos mecánicos y físicos del análisis.Ninguno de éstos permiten obtener porciones que no sean de esa sustancia pura.

Soluciones

Las soluciones también son sistemas homogéneos, pero éstos se hallan formados por más de una sustancia. Por eso pueden resolverse en fracciones (agua y sal) por medios físicos (destilación)

Sustancias puras
Soluciones
Homogéneas Homogéneas
No fraccionables: formadas por una sola sustancia Fraccionables: formada por varias sustancias
Propiedades invariables y características Sus propiedades varían.
Una sola clase de moléculas Dos o más clases de moléculas

Fraccionamiento de los sitemas homogéneos

Destilación

Es la separación de un líquido cualquiera de otro con el cual está formando una solución (agua y sal; agua y alcohol)

Esta operación consiste en transformar un líquido en vapor y condensar el vapor por enfriamiento.

A) Destilación simple

Se emplea este método para separar un disolvente de las sustancias sólidas disueltas en él.

B) Destilación fracionada

Se emplea para separar dos o más líquidos mezclados que tienen diferentes puntos de ebullición

Sistema heterogéneo

Es aquel que en distintos puntos de su masa posee diferentes propiedades intensivas.

Sistema inhomogéneo

Es aquel cuyas propiedades varían en forma gradual y continua.

Fase

Es cada uno de los sistemas homógeneos que componen un sistema heterógeneo.
Las fases están separadas unas de otras,por superficies llamadas interfases.

Fases,interfases y componentes de los sistemas heterogéneos

1. En el caso de un sistema formado por: hielo,agua y aire

  • A) Tres fases: fase aire, fase hielo y fase agua.
  • B) Dos componentes: agua (líquida y sólida) y aire.
  • C) Tres interfases: hielo-agua; hielo-aire; agua-aire.

2. En el caso del sistema agua-aceite

  • A) Dos fases: fase agua y fase aceite
  • B) Dos componentes: agua y aceite
  • C) Una interfase: agua-aceite

3. En un sistema agua-hielo-vapor de agua

  • A) Tres fases: hielo, agua y vapor de agua.
  • B) Un componente: el agua en tres estados físicos.
  • C) Tres interfases: hielo-agua; hielo-vapor; agua-vapor.

Los sistemas heterogéneos se pueden clasificar en:

Dispersiones

Dispersiones groseras: sus fases se distinguen a simple vista

  • yodo y arena
  • hierro y azufre
  • agua y aceite

Dispersiones finas: sus fases se distinguen con ayuda de una lupa o un microscopio.

  • Emulsiones: cuando las fases son líquidas. Ejemplo:leche(crema y suero).
  • Suspensiones: cuando una fase es líquida y la otra sólida finamente dividida.Ejemplo: negro de humo en agua(tinta china).

Dispersiones coloidales: sus fases pueden observarse con el ultramicroscopio.Ejemplo: clara de huevo dispersa en agua,gelatina.

Métodos de separación de fases

Las fases de un sistema heterogéneo pueden separarse por diferentes métodos

Métodos mecánicos

Se realizan sin que ocurra entre el sistema y el ambiente que lo rodea un intercambio apreciable de calor(energía).

Imantación Permite separar un sistema formado por arena-hierro.El método consiste en colocar el sistema sobre un vidrio o papel y deslizar por debajo de él un imán, siempre en el mismo sentido,hasta separar el hierro.
Filtración

Por este método se separa un sólido insoluble de un líquido.Ejemplo arcilla y agua.
El sólido queda retenido en el papel de filtro,el líquido pasa a través de él.

Levigación

El método se emplea para separar por medio de una corriente de agua o aire, dos sólidos.Las partículas más livianas son arrastradas por la corriente.Ejemplo: para separar pepitas de oro, de arcilla se pasa una corriente de agua que arrastre la arcilla,quedando el oro.

Tamización

Sirve para separar dos sólidos de distinto tamaño de granos,valiéndose de un tamiz. Ejemplo: separación de arena y canto rodado; arena y harina

Decantación

Permite separar dos líquidos no miscibles (que no se mezclan), aprovechando su distinta densidad.Ejemplo: aceite y agua.También para separar un líquido de un sólido insoluble,como el caso de la arena y el agua.

Centrifugación

Se usa para separar una dispersión fina.Permite acelerar la decantación.Ejemplo: polvo de carbón disperso en agua

Métodos físicos

Se realizan cuando existe un intercambio de energía entre el sistema y el medio que lo rodea.

Lixiviación

Es un método donde intervienen procesos mecánicos y físicos,y mediante él se pueden separar dos sólidos, de los cuales uno de ellos es soluble en un líquido.
Ejemplo: el sistema are-sal,se puede separar adicionando agua

Evaporación

Se emplea para separar un sistema sólido-líquido.Ejemplo:creta y agua

Sublimación

Se pueden separar dos sólidos, de los cuales uno volatiliza y luego sublima.Ejemplo : arena-yodo

Clasificación de los fenómenos

Fenómeno es todo cambio que en sus propiedades,en su estructura o en sus relaciones presentan las sustancias o los cuerpos.

Fenómeno físico

Fenómeno químico

  • La combustión de una vela.
  • La asimilación clorofílica(transformación por el vegetal del anhídrido carbónico que toma del aire)
  • Oxidación de un metal
  • Si al trozo de hierro con el realizamos el fenómeno físico, como fue someterlo al calor, lo dejamos un tiempo en contacto con el oxígeno del aire, la sustancia hierro se convierte gradualmente en otra sustancia. Se convertirá en óxido de hierro y no puede volver a ser hierro.
  • La reacción entre un ácido y una base.
Fenómeno químico
El fenómeno no se puede repetir con la misma sustancia con la que se inicio.
El cambio que experimenta la sustancia es permanente.
Se modifica su estructura molecular

Sistemas dispersos o mezclas

Mezcla: son sistemas homogéneos o heterogéneos formados por más de una molécula

A los sistemas dispersos homogéneos se los denomina soluciones ( una sola fase).

A los sitemas dispersos heterogéneos se los denomina dispersiones (varias fases)

Caracteres de los sistemas dispersos o mezclas

Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades.
Intervienen en proporciones variadas.
En ellos hay diferentes clases de moléculas.
Cuando son homogéneos se pueden fraccionar.
Cuando son heterogéneos se pueden separar en fases.

En la solución de azúcar y agua, aunque no existe más que una fase, el agua se lo considera dispersante y al azúcar medio(no fase) disperso.

Dispersante
Mezclas
Gaseosos Gas en gas: aire
Líquido en gas: niebla
Sólido en gas: humo
Líquidos Gas en líquido: oxígeno en agua
Líquido en líquido: agua y alcohol
Sólido en líquido: sal en agua
Sólidos Gas en sólido:hielo con aire
Líquido en sólido: azúcar húmeda
Sólido en sólido: arena y azufre en polvo

Clasificación de los sistemas dispersos

  1. Dispersiones macroscópicas: son sistemas heterogéneos. Las particulas dispersas se perciben a simple vista: agua con arena.
  2. Dispersiones finas: son sitemas heterogéneos visibles al microscopio :
    a) Emulsiones: dispersiones finas con ambos medios líquidos: leche constituida por suero y crema.
    b) Suspenciones: son dispersiones con el medio dispersante líquido y el disperso sólido : tinta china, agua má negro de humo
  3. Dispersiones coloidales: son visible con ultramicroscopio

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