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3. Composición de la materia OBSERVA Entre ellas solo hay una que no es una mezcla de varios componentes. ¿Puedes decir cuál es y explicar el porqué de tu elección? ¿Puedes indicar algunos de los componentes de las demás? La única que no es una mezcla de varios componentes es el agua, que suponemos que se refiere a agua sin solutos disueltos, agua desionizada o agua destilada. El vinagre es una solución de ácido acético y algunos colorantes naturales; el café con leche es una mezcla de café (una suspensión coloidal) y leche (otra suspensión de proteínas y grasas en agua); el agua de mar contiene varias sales disueltas, entre ellas los cloruros de sodio y magnesio; el acero es una mezcla de hierro y un poco de carbono (una aleación), y la fabada lleva judías, tocino, etc.

ACTIVIDADES ACTIVIDADES 1.

Clasifica en homogéneas o heterogéneas las mezclas siguientes: el aire, agua del grifo, tortilla de patatas, merengue y gaseosa. Mezclas homogéneas: el aire, agua del grifo, gaseosa (antes de abrir la botella). Mezclas heterogéneas: tortilla de patatas, merengue (a simple vista parece homogéneo, pero contiene aire).

2.

Alcohol, agua y aceite, por separado, son sustancias de aspecto homogéneo. Qué mezclas hay que hacer entre ellas para tener: a) Una mezcla heterogénea b) Una mezcla homogénea a) Alcohol y agua. b) Alcohol y aceite; agua y aceite. Son líquidos inmiscibles.

OBSERVA Sin embargo, si hacemos un examen microscópico, podríamos distinguir varios de los componentes de estas mezclas. Entonces, ¿qué tipo de mezclas son? Un examen con un microscopio potente nos muestra partículas diferentes. Se trata de mezclas heterogéneas, pero con el tamaño de las partículas muy pequeño, que solo se evidencia con potentes microscopios ópticos. 3.

Busca información sobre el bronce y qué metales lo componen. Realiza un mapa mental con sus características y utilidades. El bronce es una aleación de cobre y estaño. Entre un 88 % y un 92 %de cobre. Desde tiempos remotos, los chinos lo usaron para hacer campanas; más tarde, las primeras armas de fuego eran de bronce. Actualmente se usa además para algunos instrumentos musicales. Con un 10 % de estaño, presenta una dureza elevada. Algunos bronces llevan aluminio, manganeso o fósforo.

4.

Una aleación especial llamada metal de Wood tiene la particularidad de fundir a los 70 ºC. Explica por qué esta aleación se usa para aparatos que lanzan agua en caso de incendio.

Unidad 3| Composición de la materia

Al fundir a baja temperatura, se instala, por ejemplo, en las válvulas de aparatos que lanzan agua, de manera que, si la temperatura aumenta por encima de los 70 ºC, al fundirse la aleación, permite la salida de agua contra incendios. 5.

Un gel de baño es una mezcla de jabones y detergentes líquidos, colorantes y perfumes, en agua. Son dispersiones coloidales. ¿Qué componentes forman la fase dispersa y cuáles el medio de dispersión? 1 pulgada = 0,0254 m. La fase dispersa son los jabones, detergentes, colorantes y perfumes. El medio de dispersión es el agua.

6.

¿Cuáles de las mezclas siguientes podrías separar por decantación? a) Aceite y vinagre. b) Vinagre y agua. c) Agua y garbanzos d) Hojas de té y agua.

a) Se puede separar por decantación. El vinagre (mayoritariamente agua) queda en la capa inferior. En estos casos se usa un “embudo de decantación”. b) No es posible separar por decantación, ya que forman una mezcla homogénea. c) Se pueden separar los garbanzos del agua por decantación. d) Se pueden separar por decantación. Los llamados “infusores” o filtros para té tienen esta finalidad. 7.

¿Cuál es la finalidad del papel de filtro? Los minúsculos poros del papel de filtro permiten el paso de uno de los componentes de la mezcla, cuyas partículas son más pequeñas que el tamaño de los poros, e impiden el paso de las partículas mayores.

La química ayuda a la ecología ¿Cómo puede recuperarse el nitrato de potasio? Explícalo mediante este esquema de separación. A la mezcla de arena y nitrato de potasio se le añade agua y se agita bien para facilitar la disolución del nitrato de potasio. Se filtra esta mezcla, de modo que la arena quede en el papel de filtro. La solución de nitrato de potasio en agua que se ha filtrado se deja evaporar, con lo que cristaliza el nitrato de potasio. La arena retenida en el papel de filtro se deja secar. 1. ¿Qué fases corresponden a la filtración y a la evaporación? La fase segunda corresponde a la filtración. La última fase, a la evaporación. 2. Busca información sobre accidentes similares. Los casos más graves son barcos encallados que han derramado petróleo. Por ejemplo: http://www.20minutos.es/noticia/728547/0/vertidos/petroleo/claves/ Un caso muy espectacular fue el del carguero Cason, que transportaba sodio metálico y encalló en las costas de Galicia. Se puede ver en: https://www.youtube.com/watch?v=6m-wS_p5wwI

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3. ¿Cómo harías para separar virutas de corcho y arena? Cita dos propiedades características que diferencian a estos dos sólidos. Se pueden separar si se añade agua a la mezcla. Las virutas de corcho flotan en el agua y la arena, de mayor densidad, queda en el fondo. Las virutas de corcho se separan por decantación y el resto se filtra, de manera que se recoge la arena en el papel de filtro. Las dos propiedades características que distinguen al corcho de la arena son la densidad y la flotabilidad. 8.

Un refresco de 330 mL contiene 40 g de azúcar. Calcula la concentración de la disolución.

40 g azúcar 1000 mL refresco = concentración    = · 121 g / L 330 mL refresco 1 L refresco  9.

Calcula la masa de soluto que contiene una disolución de 250 mL si su concentración es de 16 g/L.

1 L 1000 mL

= = 0, 250 L Volumen en litros: V 250 mL   16 g = masa concentración = · volumen  = · 0, 250 L 4 g 1 L 

ANALIZA Observa las siguientes imágenes y determina cuál representa una sustancia pura y cuál una disolución. El vaso con agua es una sustancia pura, ya que solo contiene un único tipo de partículas. El vaso con agua y azúcar es una disolución, ya que contiene dos componentes distintos. 10. Clasifica en mezcla heterogénea, disolución o sustancia pura: Agua del grifo



disolución

Gaseosa



disolución

Vino tinto



disolución

Hierro fundido



sustancia pura

Hielo



sustancia pura

Granito



mezcla heterogénea

Leche con azúcar 

mezcla heterogénea

Mercurio



sustancia pura

Aspirina



sustancia pura

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11. ¿Cuál es el disolvente y cuál o cuáles los solutos de las disoluciones anteriores? El agua del grifo es una disolución de algunas sales minerales, los solutos son estos minerales y el disolvente es el agua. La gaseosa es una disolución donde el disolvente es agua y los solutos son azúcar o edulcorantes y gas dióxido de carbono. El vino tinto es una disolución. El disolvente es agua. Los solutos son etanol, algunos taninos (sustancias de color negro) y algunos glúcidos. En algunos vinos hay sulfito de sodio. 12. El agua pura congela a 0 °C. ¿Lo hará a la misma temperatura el agua de mar? No, porque el agua de mar es una mezcla.

ANALIZA 1. ¿Qué ha pasado con su tamaño? 2. ¿Qué explicación puede tener que después de calentarla pese menos? 1. El tamaño habrá disminuido. 2. Ha perdido 50 g de masa. 13. Indica si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes: a) b) c) d) e) a) b) c) d)

Todas las sustancias puras son compuestos. Todas las sustancias simples son sustancias puras. El agua de mar es una mezcla homogénea y hierve, igual que el agua pura, a 100 °C. Un vinagre “puro de vino” es una sustancia pura, tal como indica la etiqueta de la botella. Todas las partículas de una sustancia pura son iguales. Falsa. Algunas sustancias puras son simples; por ejemplo, el hierro, el oxígeno, el cloro, el mercurio. Verdadera. Falsa. Al ser una mezcla homogénea, su temperatura de ebullición NO es la del agua pura. Falsa. En el lenguaje comercial, la palabra “puro” no se refiere a su constitución química. El vinagre es una mezcla homogénea. e) Verdadera. 14. Cuando se calienta fuertemente una roca calcárea se desprende un gas, el dióxido de carbono, y queda un resto sólido, que es el óxido de calcio. a) Razona si el carbonato de calcio es un compuesto químico o no. b) ¿Los dos productos obtenidos son sustancias simples? Explica tu respuesta. a) El carbonato de calcio es un compuesto. Lo comprobamos al calentarlo fuertemente (proceso de descomposición térmica). b) No son sustancias simples. Como su nombre indica, son compuestos; el primero, de carbono y oxígeno, y el segundo, de calcio y oxígeno.

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15. Cuando ponemos un poco de azúcar en un cazo y lo calentamos fuertemente, el azúcar se funde y poco a poco se ennegrece, convirtiéndose finalmente en carbón, al mismo tiempo que se desprende vapor de agua. a) ¿Se trata de una reacción de descomposición térmica? b) ¿Podemos concluir que el azúcar es una sustancia simple o que es compuesta? a) Sí, se trata de una descomposición térmica. Al aumentar la temperatura, el azúcar se descompone en dos sustancias distintas. b) El azúcar es una sustancia compuesta.

16. La etiqueta de una bebida transparente con un ligero color naranja indica que contiene agua con un 15 % de zumo de naranja, un 2 % de vitamina C un 1 % de colorantes. Dentro de la botella hay 800 g de zumo. a) ¿Se trata de una mezcla homogénea o de una suspensión? Justifica la respuesta. b) Calcula la masa de vitamina C y de colorantes en los 800 g de zumo. a) La bebida es transparente, de color anaranjado, lo cual nos indica que debe ser una disolución. Una mezcla heterogénea o un coloide no es transparente, es translúcido. b) Los tantos por ciento nos indican la masa de sustancia en 100 g de disolución.

2 g Vit C = m  Vit C  = ·800 g zumo 16 g Vit C 100 g zumo

1 g colorantes 8 g colorantes = m  colorantes   800 g zumo = · 100 g zumo 17. Para hacerte una idea de lo increíblemente pequeño que es un átomo, calcula cuántos átomos de aluminio se necesitan para tener una longitud de 1 mm si los ponemos a todos en fila, sabiendo que un átomo mide unos 1,2·10-7 mm.

(1 átomo) número de átomos =    · (1 mm) = 8, 33 ⋅ 106 átomos (1, 2 ⋅ 10 −7 mm) 8 333 000 átomos, ¡más de 8 millones de átomos!

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y

18. Los dos dibujos representan un átomo de aluminio y un átomo de oxígeno. El átomo de aluminio tiene 13 protones y 14 neutrones en el núcleo. El átomo de oxígeno tiene 8 protones y 8 neutrones en el núcleo.

+

++ ++

+

a) ¿En qué se diferencian estos dos átomos? b) ¿Qué carga eléctrica tiene cada átomo? c) ¿Cuántos electrones tiene cada uno de ellos? a) En el número de protones en el núcleo y en el de electrones. b) El átomo de aluminio tiene 13 electrones; el de oxígeno, 8 electrones. c) La carga total es cero. El de aluminio tiene 13 protones (positivos) y 13 electrones (negativos), que se compensan. El de oxígeno tiene 8 protones y 8 electrones, que también se compensan.

19. El átomo de helio tiene dos protones y dos neutrones. Dado que el átomo es eléctricamente neutro, haz un dibujo de cómo están distribuidas las tres partículas fundamentales (protones, neutrones y electrones) en el átomo de helio.

Azul: protones; gris: neutrones; rojo: electrones.

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ANALIZA 1. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene cada uno de estos átomos? 2. ¿Son estos átomos eléctricamente neutros o no? 3. ¿Qué diferencias hay entre los dos átomos de hidrógeno?

1. Átomo

Protones

Neutrones

Electrones

Helio

2

2

2

Carbono

6

6

6

Hidrógeno

1

0

1

Litio

3

4

3

Hidrógeno

1

1

1

2. Todos son eléctricamente neutros, al tener igual número de protones que de electrones. 3. La diferencia está en que uno de ellos tiene un neutrón en el núcleo. 20. Escribe la notación de los átomos siguientes: a. Oxígeno (símbolo O) con 8 protones y 8 neutrones en el núcleo. 16 8

O

b. Hierro (símbolo Fe) con 26 protones y número másico 56. ¿Cuántos electrones tiene este átomo? 56 26

El átomo de hierro tiene 26 electrones.

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Fe

21. Utiliza esta simulación para contestar a estas preguntas: a) Realiza los ejercicios que encontrarás al final de la página.

b) Localiza dónde se sitúan los átomos de las sustancias simples más densas. Entre los grupos 6 y 11 y en el sexto período. c) ¿Dónde están colocados los átomos de las sustancias simples gaseosas? En los primeros lugares de los grupos 15, 16 y 17. Y en todo el grupo 18. Aclarar dónde va el hidrógeno. d) ¿Dónde se localizan las sustancias simples más ligeras? En la parte superior derecha, para ello se tienen que basar en los puntos de fusión y ebullición.

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LABORATORIO EN EL AULA Considera las propiedades que hemos analizado y haz cuatro grupos de clasificación, según la tabla siguiente: Son sólidas y conducen muy bien la corriente

Se disuelven en agua y la disolución conduce la corriente

Cobre Aluminio

Sal común Nitrato de potasio

Sólidas; elevada dureza, insolubles en agua

Funden y/o se evaporan fácilmente; no conducen la corriente

Cuarzo

Parafina Acetona Azúcar

¿Qué sustancias de las analizadas son metales? El cobre y el aluminio. ¿Qué característica tienen en común la acetona, el azúcar y la parafina? Funden y/o se evaporan fácilmente; no conducen la corriente. ¿Qué otra característica tienen las sustancias que son solubles en agua y la solución que es conductora? Se pueden cristalizar y tienen temperaturas de fusión elevadas. Las cerámicas son muy duras, insolubles en agua, no conducen la corriente y funden a muy altas temperaturas. ¿Con qué otra sustancia de las analizadas comparten estas propiedades? Con el cuarzo. El alcohol usado en farmacia es un líquido que hierve antes de los 100 °C, se disuelve en agua, pero la solución no es conductora. ¿Con qué otras sustancias de las analizadas comparte estas propiedades? Parafina, acetona, azúcar. Por distracción, un día dejamos una bolsa de plástico sobre la encimera caliente de la cocina. El plástico se fundió rápidamente. ¿En qué grupo la situarías? En el grupo de las sustancias que funden y/o se evaporan fácilmente.

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22. Observa los siguientes diagramas y razona las respuestas que des a las preguntas siguientes:

A

B

C

D

E

a) ¿Qué esquemas corresponden a una sustancia formada por moléculas? b) ¿Qué esquemas corresponden a una sustancia simple? c) ¿Qué esquemas corresponden a una sustancia pura compuesta? d) ¿Hay algún esquema que represente una mezcla de sustancias? e) Si tuvieras que escoger una sustancia conductora de la corriente, ¿a qué esquema correspondería? a) Esquemas B y C. El D representa una mezcla homogénea de sustancias formadas por moléculas. b) El esquema C. c) Esquemas A y B. d) Esquema D. e) Esquema E. NOTA: El esquema E representa una estructura de un metal. Los puntos entre los átomos representan los electrones libres.

23. La sal y el azúcar son dos sólidos que a primera vista se asemejan. Pero ¿qué propiedades tienen en común y cuáles permiten diferenciarlos? Tienen en común que ambos son solubles en agua y se pueden cristalizar. Se diferencian en que la solución de sal conduce la corriente eléctrica y la de azúcar no. También se diferencian por que la sal tiene una temperatura de fusión alta (800 ºC).

REFLEXIONA ¿Qué porcentaje suman los cuatro elementos más abundantes en el cuerpo humano? La suma representa el 96,3 %.

24. ¿Por qué no usar el metal puro en lugar de una aleación para las aplicaciones descritas? Las aleaciones mejoran las propiedades de los metales puros: más dureza, menos facilidad de oxidarse, como es el caso del acero inoxidable si lo comparamos con el hierro.

25. Las joyas de oro, en realidad, son una aleación de oro, plata y cobre. Se llama oro de 18 quilates a aquel en que, de 24 partes, 18 son de oro. ¿Qué tanto por ciento de oro puro tiene una joya de 18 quilates?

18 partes de oro % de oro =   ⋅ 100 partes total = 75 % 24 partes del total

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26. Algunos metales forman compuestos muy tóxicos para el organismo, como el plomo, el mercurio y otros. Investiga dónde se originan estos compuestos tóxicos. Hasta hace pocos años, los compuestos de plomo eran aditivos de las gasolinas. Los compuestos de plomo están en las pinturas. El mercurio se utiliza en la industria para la manufactura de equipos eléctricos y para usos científicos como baterías, lámparas, termómetros, barómetros, etc. Su uso en pesticidas, conservadores de semillas, pinturas y cosméticos se ha restringido en algunos países, pero todavía existen muchas compañías que lo emplean. Otro uso muy controvertido son las amalgamas dentales, ya que desprenden vapores tóxicos que afectan a los dentistas y a los técnicos dentales. http://www.profesorenlinea.cl/ecologiaambiente/Contaminacion_mercurio.htm

27. Clasifica en materia homogénea o heterogénea: A. Tortilla de patatas: Heterogénea

B. Agua oxigenada: Homogénea

C. Aire: Homogénea

D. Cubitos de hielo: Homogénea

E. Batido de chocolate: Heterogénea

F. Sangre: Heterogénea

28. Para analizar un mineral, lo dividimos en tres trozos. De cada trozo determinamos su densidad. Los resultados son diferentes para cada uno de ellos. ¿Se trata de un mineral homogéneo o heterogéneo? El mineral es heterogéneo, ya que sus diferentes partes presentan propiedades distintas.

29. En el envase de un medicamento, se indica “Agítese antes de tomarlo”. Con esta información, ¿podemos afirmar que se trata de una disolución? No puede ser una disolución, ya que esta sería homogénea. El hecho de tener que agitarlo implica que se han formado capas diferentes; por tanto, es una mezcla heterogénea, por lo que conviene mezclar sus componentes antes de tomarlo.

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30. Indica procedimientos de separación para las siguientes mezclas heterogéneas: a) Limaduras de hierro + arena + sal Sal

Limaduras de hierro

Evaporar

Separación con un imán

Limaduras de hierro + arena + sal

Agua + sal Añadir agua y filtrar.

Arena + sal

Arena

b) Agua + gasolina + aceite NOTA: Advertir a los estudiantes de que el aceite y la gasolina son líquidos miscibles entre sí, pero no lo son el agua y la gasolina. Advertir además que las temperaturas de ebullición de la gasolina y del aceite son muy diferentes. Gasolina Capa superior: aceite + gasolina Agua + gasolina + aceite

Destilación Aceite

Decantación Capa inferior: agua

c) Limaduras de hierro + agua Un posible método es la separación con un imán. Las limaduras estarían en el fondo del recipiente y el imán las arrastraría hasta el borde. Otro método es la filtración. d) Garbanzos + lentejas Por granulometría, usando un cedazo cuya malla permita pasar a las lentejas, de menor tamaño que los garbanzos.

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31. De la siguiente lista: a) ¿Qué sustancias y materiales son conductores de la corriente? b) ¿Cuáles son buenos aislantes eléctricos? c) ¿Cuáles son aleaciones? d) ¿Cuáles son dispersiones coloidales? a) Latón, acero inoxidable, duraluminio, cobre y magnesio. b) Vidrio y aire. NOTA: También lo sería el gas butano, pero su utilidad es como combustible. c) Latón, acero inoxidable y duraluminio. d) Infusión poleo-menta y leche semidesnatada. 32. Las suspensiones se diferencian de los coloides por el tamaño de partícula. En el caso de las suspensiones, las partículas tienen alrededor de 2 · 104 mm y acaban depositándose. En los coloides son unas 100 veces más pequeñas y se mantienen estables. De acuerdo con esta información, ¿podrías decir si las mezclas siguientes son suspensiones o coloides? a) La niebla b) Una pintura c) Zumo de naranja recién exprimido d) Humo de una chimenea e) Un gel de baño a) Suspensión de microgotas de agua en aire. b) Coloide de partículas sólidas de pigmentos en un líquido. c) Suspensión de partículas de trozos de pulpa de naranja. d) Suspensión de micropartículas sólidas en el aire. e) Coloide. 33. Señala los pasos que debes seguir para preparar 250 cm3 de una disolución de azúcar de 60 g/L si dispones de una probeta, azúcar, una balanza y agua. 1 - Calculamos la masa de azúcar que necesitamos: El volumen en litros es:

V

1 mL 1 L  2= 50 cm3·   0, 250 L · 1 cm3 1 000 mL

Masa de azúcar: m

60 g azúcar  = · 0, 250 L 15 g azúcar 1 L

2 - Procedimiento: Ponemos un vaso de precipitado de 500 mL en la balanza y apretamos la tecla “tara”. Medimos 15 g de azúcar. En la probeta medimos 250 mL de agua. Echamos el agua en el vaso con el azúcar y agitamos hasta que se haya disuelto todo el azúcar.

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34. Observa la gráfica de solubilidad de un soluto en 100 cm3 de agua. a) ¿Entre qué intervalos de temperatura se ha hecho el experimento? b) ¿Qué masa de soluto se disuelve a 20 °C y a 70 °C? c) Si tenemos agua a 40 °C, ¿qué masa de soluto se necesita para saturar la disolución? d) Supón que tienes 50 g de soluto y 100 cm3 de agua a 20 °C. ¿Podrás disolver todo el soluto? a) Entre 0 ºC y 70 ºC. b) A 20 ºC se disuelven 35 g. A 70 ºC se disuelven 50 g. c) 40 g de soluto. d) No será posible disolver los 50 g. A 20 ºC solo se disuelven 35 g. 35. Muchos solutos se disuelven mejor en agua caliente que en agua fría. Por ejemplo, 20 g de nitrato de potasio se disuelven completamente en 100 cm3 de agua a 15 °C, pero, si calentamos el agua hasta los 40 °C, se pueden disolver 60 g del soluto. ¿Puedes hacer una predicción de lo que pasará si la solución que tenemos a 40 °C la vamos enfriando hasta los 15 °C?

La predicción es que, de los 60 g que hemos disuelto a 40 ºC, habrá una cantidad de masa que a 20 ºC no se disuelve y, por tanto, cristalizará en el fondo del recipiente. La masa que cristalizará porque no puede disolverse es de m = 60 g – 20 g = 40 g.

36. Un farmacéutico debe preparar una solución de vitamina C de concentración 2 g/L para un cliente. El cliente ha pedido que le prepare 5 frascos, cada uno de 100 mL. ¿Qué masa de vitamina C hay que disolver en cada frasco?

1 L = = ·  0,1 L Volumen en cada frasco: V 100 mL 1 000 mL 2 g Vit C Masa de vitamina C en cada frasco de 0,1 L: m  = = · 0,1 L 0, 2 g Vit.C 1 L

Composición de la materia| Unidad 3

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37. Indica qué materiales de la lista son sustancias puras y cuáles son mezclas: la plata, espaguetis con salsa, azúcar, agua, aire, agua de mar, hierro. De las sustancias de la lista anterior, ¿cuáles son simples y cuáles compuestas? Explica cómo lo has podido averiguar. Sustancia pura

Mezcla

¿Es simple o compuesta?

plata

espaguetis con salsa

simple

azúcar

aire

compuesta

agua

agua de mar

compuesta

hierro

simple

El azúcar y el agua son sustancias puras compuestas, porque, al calentarlo, el azúcar se descompone en otras sustancias, como el agua y el carbón. El agua, por electrólisis, se descompone en gas hidrógeno y gas oxígeno.

38. Razona cuál es la opción correcta: a) Todos los sistemas homogéneos están formados por una única sustancia. Incorrecta, ya que una disolución es un sistema homogéneo, pero contiene varias sustancias. b) Todas las sustancias puras son compuestos. Incorrecta. Una sustancia pura puede ser simple; por ejemplo, el cobre. c) Un compuesto es una sustancia que se puede descomponer en otras sustancias. Correcta. d) Los elementos de un compuesto pueden hallarse en proporciones variables. Incorrecta. En los compuestos, la composición en átomos que los forman siempre es la misma. 39. Tenemos un sólido de color verde y lo queremos clasificar en compuesto o en sustancia simple. Hacemos el experimento siguiente: Introducimos dos cucharillas dentro de un vaso donde habíamos disuelto en agua el sólido verde. Conectamos cada cucharilla a los polos de una pila y esperamos unos minutos. Observamos que se forman burbujas en la cucharilla conectada al polo positivo y que se deposita un sólido de color marrón en la cucharilla conectada al polo negativo. a) ¿Cómo se denomina este proceso? b) El sólido que hemos disuelto ¿es una sustancia simple o un compuesto? Explica tu respuesta. c) ¿Qué podríamos hacer para recoger el gas que se forma en un tubo de ensayo? a) Estamos haciendo una electrólisis. b) Era un compuesto, porque al hacer la electrólisis se ha descompuesto en un gas y en otra sustancia. c) El método se llama “recoger un gas sobre agua”. Se llenan los tubos con agua y, tapando el extremo con el dedo, se introducen invertidos en el recipiente. El gas que se libera queda atrapado en el tubo.

Unidad 3| Composición de la materia

40. Examina las estructuras representadas a continuación.

¿Qué estructuras corresponden a sustancias simples y cuáles a compuestas? Razona cómo has hecho la elección. Sustancias simples, que están formadas por un solo tipo de átomos: Ne, Xe, Kr, S. Sustancias compuestas, que están formadas por varios átomos distintos. 41. Señala si las frases siguientes son verdaderas o falsas. En el caso de que sean falsas, razona por qué. a) Las sustancias puras no se pueden descomponer. Falsa. Una sustancia pura puede ser un compuesto y se puede, por tanto, descomponer. b) Todos los compuestos son sustancias puras. Verdadera. c) Todas las sustancias simples son puras. Verdadera. d) Todos los átomos que forman las sustancias simples son iguales. Falsa. Cada sustancia simple está formada por átomos iguales entre sí, pero distintos a los átomos de otras sustancias simples. 42. ¿Qué tipo de sustancia (sustancia simple, sustancia compuesta, mezcla) representan los modelos siguientes?

Mezcla de sustancias simples

Mezcla de sustancias simples

Mezcla de una sustancia simple con una sustancia compuesta

Sustancia compuesta

Mezcla de dos sustancias simples

Mezcla de dos sustancias compuestas

Composición de la materia| Unidad 3

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43. Clasifica como mezcla, disolución, compuesto o sustancia simple los materiales siguientes. Justifica siempre la respuesta: a) X es una sustancia heterogénea. Si la calentamos fuertemente se transforma en un gas y en una sustancia homogénea Y. La sustancia Y realiza todo tipo de cambios físicos de manera homogénea. X es una mezcla, porque es heterogénea. Y es homogénea; debe de ser una sustancia pura, ya que los cambios físicos que realiza (fusión, ebullición) son homogéneos, es decir, se hacen sin variar la temperatura de fusión y de ebullición. b) El líquido Q tiene un olor penetrante y hierve a 180 °C. La temperatura aumenta constantemente mientras dura la ebullición. Q es una disolución. En las disoluciones la temperatura de ebullición no es constante. c) El sólido Z es homogéneo y funde a 110 °C, formando un líquido homogéneo. La electrólisis de Z no da ningún nuevo producto. Z es una sustancia simple, funde a temperatura constante y es homogénea; ello indica que es una sustancia pura. Además, es simple porque no se consigue separar por electrólisis. 44. Explica el significado de cada representación.

13 6

Número másico, A 13

Número atómico, Z 6

Protones en el núcleo 6

Neutrones en el núcleo 7

12 6

12

6

6

6

14 6

14

6

6

8

C

C C

45. El yodo disuelto en alcohol se usa como desinfectante. El núcleo del átomo del elemento yodo tiene 53 protones y 74 neutrones. a) b) c) d) e)

¿Cuál es el número atómico (Z) del elemento yodo? ¿Cuál es el número másico (A) de este átomo? Escribe la notación de este átomo, con el símbolo y los números A y Z. ¿Cuántos electrones tiene un átomo de yodo? ¿Cuántos protones, electrones y neutrones tiene el ion yoduro, I− ?

a) Z = 53 b) A = 127 ( la suma de Z + los neutrones) c) 127 53 I d) 53 electrones (los mismos que protones) e) 54 electrones; el ion negativo ha ganado un electrón de más 46. Rellena en tu cuaderno el cuadro siguiente: Elemento

Símbolo

Magnesio Argón Mercurio Fósforo Plata Plomo Flúor

Mg Ar Hg P Ag Pb F

Unidad 3| Composición de la materia

Metal/no metal/gas noble Metal Gas noble Metal No metal Metal Metal No metal

Estado físico Sólido Gas Líquido Sólido Sólido Sólido Gas

47. Los elementos sodio y cloro forman los iones Na+ y Cl−. Estos iones forman una red, que corresponde a la estructura de la sal común. El átomo de sodio tiene 11 protones y 12 neutrones; el átomo de cloro tiene 17 protones y 18 neutrones. a) b) c) d)

¿Cuántos electrones tiene el ion sodio? ¿Cuántos electrones tiene el ion cloro? ¿Los iones que forman la sal son eléctricamente neutros? Representa la notación de estos dos iones.

a) b) c) d)

10 electrones. Al ser un ion positivo, ha perdido un electrón respecto del átomo neutro. 18 electrones. Al ser un ion negativo, ha ganado un electrón respecto del átomo neutro. Los iones no son neutros; cada uno tiene una carga eléctrica, pero el conjunto de la sal sí que es neutra. + 35 ion cloro 17 Ion sodio: 23 Cl − 11Na

48. Explica por qué un elemento químico no puede identificarse por el número de neutrones que posee su núcleo atómico. Lo que caracteriza a los elementos químicos es el número atómico, que es el número de protones del núcleo. No el número de neutrones, que puede variar para un mismo elemento.

PONTE A PRUEBA De rerum natura 1. Cuando se refiere a la estructura tridimensional de los silicatos, ¿significa que una piedra puede estar formada por moléculas? ¿Qué tipo de estructura debe corresponder a lo que describe el poeta? 2. La clorofila está formada por moléculas, da el color verde a las hojas, pero en otoño los árboles caducifolios cambian el color de estas. Ello se debe a que las hojas contienen clorofila y otros colorantes. ¿Qué técnica sugieres para separar estos componentes? 3. Los metales brillan y además conducen la corriente. ¿Qué modelo de enlace puede explicar la conductividad eléctrica en los metales?

1. Las estructuras tridimensionales son estructuras gigantes y no son moléculas. Se refiere al enlace covalente reticular. 2. Cromatografía. 3. El modelo es el del enlace metálico. Los átomos se ordenan en una red tridimensional. Entre ellos hay electrones que pueden moverse libremente.

Composición de la materia| Unidad 3

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Ensayos de conductividad eléctrica 1. ¿Qué tipo de enlace presentará cada una de estas sustancias? 2. Si juntamos las varillas y acercamos un imán, solo la varilla 2 es atraída por él. Sabiendo esto, relaciona cada varilla con alguno de los siguientes materiales:

1. Las dos primeras conducen la corriente eléctrica; por tanto, tienen electrones libres y deben tener enlace metálico. 2. Varilla 1: cobre. Varilla 2: acero. Varilla 3: plástico (el diamante, aunque tampoco es conductor, no se presenta en varillas).

Química en la cocina ¿Cuál de estas dos gráficas crees que se corresponderá con la experiencia y por qué? Relaciona las gráficas con el concepto de sustancia pura.

La gráfica de la izquierda corresponde a una sustancia pura. La de la derecha, a una disolución. En una disolución, al haber varias sustancias, la temperatura de ebullición no es constante.

Unidad 3| Composición de la materia

AUTOEVALUACIÓN 1.

Para separar arena y sal la técnica mejor es:

5.

a) Añadir agua, la sal se disuelve y decantar.

¿Qué masas de soluto y de disolvente se necesitan para preparar una disolución acuosa del 5 % de sal? a) 5 g de sal y 100 de agua.

b) Añadir agua, la sal se disuelve, filtrar. Dejar evaporar el agua.

b) 5 g de sal y 95 de agua. c) Para saberlo necesitamos conocer qué masa total de disolución tenemos que preparar.

c) Añadir agua, la sal se disuelve, filtrar, lavar el filtrado de arena con agua. Dejar secar la arena y dejar evaporar el agua.

d) Para saberlo necesitamos conocer la masa de agua.

d) Añadir agua, la sal se disuelve, filtrar. Dejar secar la arena y dejar evaporar el agua.

Respuesta correcta: b)

Respuesta correcta: c) 6. 2.

El agua es una sustancia compuesta porque… a) Hierve a temperatura constante y la electrólisis la descompone en hidrógeno y oxígeno.

a) Decimos que todos estamos formados por moléculas.

b) La electrólisis la descompone en los gases hidrógeno y oxígeno.

b) Todos estos líquidos están formados por moléculas cuyos átomos están débilmente unidos.

c) Se congela y hierve a temperatura constante.

c) Las moléculas de estos líquidos se separan con facilidad.

d) La temperatura de ebullición se mantiene constante y la electrólisis no muestra que se descomponga en sustancias simples.

d) En algunos líquidos las moléculas están menos unidas que en otros.

Respuesta correcta: a) 3.

Un átomo tiene 16 protones y 16 neutrones en su núcleo. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

Respuesta correcta: d) 7.

a) Si el átomo es neutro, su Z es de 32 y tiene 16 electrones.

Hemos preparado 1000 cm3 de una disolución de concentración 12 g/L. Si evaporamos la mitad de esta disolución, obtendremos una masa de soluto de: a) 6 g

b) Su número atómico coincide con el número de electrones, si es neutro, que es de 32.

b) 24 g

c) El número másico es de 32 y el número atómico de 16.

d) 500 g

c) 12 g Respuesta correcta: a)

d) El número másico es de 16 y el número atómico de 32. Respuesta correcta: c) 4.

Algunos líquidos son muy volátiles, es decir, se evaporan con gran facilidad; otros se evaporan pero con dificultad. Para relacionar esta propiedad con su estructura:

La destilación es una técnica útil para separar: a)

Componentes líquidos de una disolución.

b)

Sólidos disueltos en un líquido.

c)

Líquidos que no se disuelven entre sí.

d)

Dos gases.

Respuesta correcta: a)

8.

¿Cuál es la frase correcta? a) Las sustancias puras son compuestos químicos. b) Las sustancias simples son sustancias puras. c) Una disolución es una mezcla heterogénea de dos componentes: el disolvente y el soluto. d) Los coloides son mezclas homogéneas de aspecto heterogéneo. Respuesta correcta: b)

Composición de la materia| Unidad 3

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