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Mezclas
Este mapa mental se centra en las "Mezclas", destacando temas como "Tipos de Mezclas", "Soluciones y su pH", "Suspensiones o Coloides" y "Características de Ácidos y Bases". En tipos de mezclas, se exploran las diferencias entre mezclas homogéneas y heterogéneas. Las soluciones y su pH se enfocan en las propiedades ácido-base y su aplicación en química. Las suspensiones o coloides subrayan su composición y estabilidad. Las características de ácidos y bases discuten su papel en las reacciones químicas. En general, el mapa busca facilitar la comprensión de la clasificación de las mezclas y su importancia en la química.
Editado a las 2021-11-27 05:41:00,
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- Resumen
Mezclas
En química, una mezcla es un material compuesto por dos o más componentes unidos físicamente, pero no químicamente. Esto significa que no se produce entre ellos ninguna reacción química, es decir, que cada componente mantiene su identidad y sus propiedades químicas, incluso en el caso en que no podamos distinguir un componente del otro.
Los componentes o fases de una mezcla se hallan unidos mecánica o físicamente. Por eso, a menudo se ven alteradas sus propiedades físicas, como el punto de ebullición o de fusión.
Sin embargo, al no producirse cambios químicos permanentes, es posible emplear mecanismos físicos de separación para extraer cada uno de los componentes de una mezcla. Dichos mecanismos físicos suelen ser térmicos (cuando involucran calor) o mecánicos (cuando involucran el desplazamiento o el movimiento).
Las mezclas son formas mixtas de la materia sumamente frecuentes en la vida cotidiana, y muchos de los materiales que usamos son el resultado de un procedimiento de mezclado o mixtura. Los componentes de una mezcla pueden hallarse en distintos estados de agregación (sólidos, líquidos, gaseosos, plasmas, o combinaciones entre ellos).
1. Tipos de mezclas
Las mezclas se clasifican atendiendo a qué tan factible sea identificar a simple vista sus distintos componentes.
Las mezclas homogéneas
Son aquellas en que los componentes no pueden distinguirse. Se conocen también como soluciones, y se conforman por un solvente y uno o varios solutos. Y como hemos dicho, las fases son imposibles de identificar a simple vista.
Las mezclas heterogéneas
Son aquellas en que los componentes pueden distinguirse con facilidad, debido a que poseen una composición no uniforme, o sea, sus fases se integran de manera desigual e irregular, y por eso es posible distinguir sus fases con relativa facilidad. Dependiendo del tamaño de las partículas de sus componentes, podemos hablar de dos tipos de mezclas heterogéneas:
Mezclas gruesas o dispersiones gruesas. Son aquellas en las que el tamaño de las partículas es apreciable a simple vista.
Suspensiones o coloides. Son aquellas en las que una fase es normalmente fluida (gaseosa o líquida) y la otra está compuesta por partículas (generalmente sólidas) que quedan suspendidas y se depositan al pasar el tiempo.
1.1 Métodos de separación de mezclas
Se conoce como métodos de separación de mezclas o métodos de separación de fases a los distintos procedimientos físicos que permiten separar dos o más componentes de una mezcla. Los componentes de la mezcla conservan su identidad y sus propiedades químicas luego de la separación.
EVAPORACIÓN. Con este método se separa un sólido disuelto en un líquido y consiste en aplicar incremento de temperatura hasta que el líquido hierve y pasa del estado líquido a estado de vapor, quedando el sólido como residuo en forma de polvo seco. El líquido puede o no recuperarse.
La cristalización es un método de separación en el que se produce la formación de un sólido (cristal o precipitado) a partir de una fase homogénea, líquida o gaseosa. El sólido formado puede llegar a ser muy puro, por lo que la cristalización también se emplea a nivel industrial como proceso de purificación.
Filtración. Se denomina filtración al proceso de separación de partículas sólidas de un líquido utilizando un material poroso llamado filtro. La técnica consiste en verter la mezcla sólido-líquido que se quiere tratar sobre un filtro que permita el paso del líquido pero que retenga las partículas sólidas.
El tamizado es un método físico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz o cedazo. Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz atravesándolo y las grandes quedan retenidas por el mismo.
La decantación es un método físico utilizado para la separación de mezclas heterogéneas, el cual se usa para separar un sólido de uno o dos líquidos de diferente densidad. En el laboratorio se usa un embudo de bromo, también conocido como embudo de decantación, o incluso, embudo de separación.
La centrifugación es una técnica de separación que se utiliza para aislar o concentrar partículas suspendidas en un líquido aprovechando la diferente velocidad de desplazamiento según su forma, tamaño o peso al ser sometidas a una fuerza centrífuga.
1.2 Agua: dislvente universal
El agua es considerada un disolvente universal, ya que es el líquido que más sustancias disuelve, cualidad vinculada a su condición de “molécula polar”. Porque tiene una gran capacidad de dispersar otras sustancias: el agua disuelve casi todas las sustancias, salvo las “hidrofóbi- cas” (grasas y aceites).
El agua es considerada un disolvente universal, ya que es el líquido que más sustancias disuelve, cualidad vinculada a su condición de “molécula polar”. ¿Que significa esto? por su particular conformación (dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, unidos por dos enlaces covalentes) la molécula de agua tiene una carga total neutra: es decir, tiene igual número de protones y de neutrones.
Los enlaces covalentes (tipo de enlace que se produce cuando se comparten electrones entre dos átomos) la convierten en una estructura muy especial, con características que la hacen diferente a las demás moléculas de otros compuestos.
Esto le permite al agua formar estructuras de tipo reticular con las otras moléculas de agua: por más que el agua tenga una carga neutra, la parte del oxígeno está cargada negativamente y la parte de los hidrógenos está cargada positivamente. Esto provoca que se formen “puentes de hidrógeno” con las otras moléculas de agua, formando la estructura de tipo reticular, responsable de las particulares características que la convierten en un solvente casi universal.
UN GRAN DISOLVENTE
¿Por qué decimos que el agua es un solvente? Porque tiene una gran capacidad de dispersar otras sustancias: el agua disuelve casi todas las sustancias, salvo las “hidrofóbicas” (grasas y aceites). En particular, es unexcelente solv ente para los solutos polares e iónicos, que se denominan “hidrofílicos”, es decir, que tienen gran afinidad con el agua: sales, azúcares, ácidos, álcalis y algunos gases (como el oxígeno o el dióxido de carbono, mediante carbonación). Esta capacidad de disolver la mayoría de las sustancias hace que el agua sea considerado un solvente universal y sea imprescindible en el metabolismocelular y, por lo tanto, imprescindible para la vida.
SINONIMO DE VIDA
En todos los seres vivos hay células y todas las células están formadas con agua, en mayor o menor grado. El agua es el principal compuesto inorgánico y es vital para la célula ya que actúa como disolvente de la mayoría de las sustancias que entran y salen de ella.
Por ejemplo, lo que absorbe cualquier planta a través de la raíz son sustancias minerales que están en el suelo y que son disueltas por el agua antes de entrar en la planta. Es lo que se llama “savia bruta”: la savia va ascendiendo por vasos que tiene la planta y de estaforma se distribuye a todas las células de la misma, permitiendo su desarrollo. Lo mismo pasa ocurre en los animales: casi todas las sustancias nutritivas que atraviesan las paredes del intestino están disueltas en agua. El agua es también imprescindible para que actúen las enzimas que regulan y provocan las reacciones.
1.3 Características de las disoluciones, coloides y suspensiones
Disolución
Son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por centrifugación disolvente. Cuando el soluto se disuelve, este pasa a formar parte de la disolución.
- Son homogéneas. Ya habíamos mencionado que esta era la característica principal de las disoluciones, y es que si el resultado de la mezcla no es este, entonces no se estaría tratando de disoluciones. - Es difícil separarlas. Una vez que el soluto se diluya en el solvente, es complicado separar ambos elementos a través de la centrifugación o la filtración. - Es necesario que exista un solvente y uno o más solutos en la mezcla con el fin de que se forme la disolución. - Las cantidades de los elementos de la mezcla son capaces de variar, siendo incluso iguales. Sin embargo, de forma común el soluto tiende a encontrarse en cantidades menores que el solvente.
Coloide
Los coloides son sistemas no homogéneos en los que existe una diferencia importante entre el tamaño de las fases. Las partículas de un coloide presentan movimiento “browniano”, o sea, que sus partículas se desplazan al azar frente a un rayo de sol y no pueden formar sedimentos.
- Composición. Su composición incluye partículas de diversos tamaños que pueden tener propiedades intermedias entre la disolución y la suspensión, y que suelen sedimentar en estado de reposo. - Adsorción. Las partículas coloidales ocupan una área muy grande. Tienen gran capacidad de adsorción (acumulación de una sustancia en una cierta superficie interfacial que forma una película líquida o gaseosa en la superficie de un cuerpo), mediante fuerzas de Van der Waals y enlaces interatómicos, es decir, pueden mantener átomos o moléculas de otras sustancias unidos a su superficie mediante estas interacciones. - Electroferesis. Poseen una migración de partículas coloidales cargadas dentro de un campo eléctrico, que adsorben iones superficialmente (positivos o negativos), aunque el sistema en sí es eléctricamente neutro. - Diálisis. Presentan diálisis, un movimiento de moléculas e iones a través de membranas porosas, que permite purificar el sistema coloidal eliminando impurezas como iones y moléculas mediante membranas dialíticas, fabricadas de animales o celofán. - Heterogeneidad. Los sistemas coloidales son heterogéneos, con partículas de uno o más componentes en ambas fases (dispersa y dispersante) y tamaños diversos de estas partículas que van desde los 10-2000 Å o menos (en el caso de la fase dispersante). - Efecto Tyndall. Presentan efecto Tyndall, es decir, un haz luminoso se hace visible al atravesar un sistema coloidal por la dispersión multidireccional de la luz al pasar a través de este sistema. - Movimiento browniano. Las partículas se mueven desordenadamente en el medio por el choque de las moléculas entre sí y con el medio, lo que puede impedir que se asienten y sedimenten
Suspensión
Una suspensión es una mezcla heterogénea de sustancias compuesta por un sólido fino disperso en un líquido. El sólido no se disuelve en el líquido, como sí sucede en una mezcla de sustancias compuesta por sal y agua.
-Es un sistema heterogéneo, formado por dos fases: una interna sólida, y una externa formada por el fluido o fase dispersante. -La fase sólida contiene un soluto que no se disuelve en el líquido dispersante, y por lo tanto, se mantiene flotando libremente o suspendido. Esto implica que el soluto se mantiene, desde el punto de vista físico y químico, separado de la fase líquida. -Las partículas que forman el soluto en general son sólidas, de tamaño grande, y son visibles a simple vista. -El tamaño de las partículas del soluto de las suspensiones es cercano o mayor a 1 micra (1µm). -Debido a su tamaño, por el peso y con el paso del tiempo, el soluto tiene tendencia a sedimentar. -Las suspensiones se caracterizan por que son resuspendidas fácilmente, y rápidamente se homogenizan después de su agitación mecánica. –Para mantener estables las suspensiones, generalmente la industria farmacéutica agrega agentes tensoactivos, estabilizantes o espesantes. -Las suspensiones tienen un aspecto turbio, no son claras o transparentes; como lo son las soluciones homogéneas. -Los componentes de mezclas heterogéneas, como las suspensiones, se pueden separar mediante la aplicación de métodos físicos como la filtración.
2. Las soluciones y su pH
En química, el pH es una escala numérica utilizada para especificar la acidez o alcalinidad de una solución acuosa. Es el logaritmo negativo en base 10 de la actividad del ion Hidrógeno. Las soluciones con un pH menor a 7 son ácidas, por el contrario las soluciones con un pH mayor a 7 son alcalinas o básicas.
2.1 Características de ácidos y bases
Un ácido es aquella sustancia química capaz de ceder protones (H+) a otra sustancia química. Una base es aquella sustancia química capaz de captar protones (H+) de otra sustancia química.
Ácido
Sustancia química que emite iones de hidrógeno en el agua y forma sales cuando se combina con ciertos metales. Los ácidos tienen un sabor agrio y hacen que ciertos colorantes se tornen rojos. Un ejemplo de ácido es el ácido clorhídrico.
- Son conductores de energía eléctrica: es decir, este tipo de energía fluye con facilidad a través de sus iones. - Al reaccionar con metales generan hidrógeno (H) y sal. - Al reaccionar con bases o con óxidos metálicas generan agua (H2O) y sal. - Son corrosivos al contacto con la piel: por ejemplo, el ácido clorhídrico (HCl), conocido como ácido muriático puede causar destrucción de los tejidos, por lo que se considera un material de uso controlado. - Son solubles en agua: es decir, que se disocian o se disuelven en agua con facilidad. - Su nivel de pH es inferior a 7: el pH mide la concentración de iones (H+) en una solución. A menor pH, mayor acidez.
- Sabor agrio. - Cambia de azul a rosado el papel tornasol. - Son corrosivos. - Reacciona con bicarbonato de sodio (u otros carbonatos) y produce dióxido de carbono. - Ácidos fuertes queman los tejidos biológicos. - Los ácidos tienen la capacidad de conducir la electricidad cuando están disueltos en agua. - Los ácidos reaccionan con las bases para formar sal y agua. Este proceso se llama neutralización.-
Bases
En el campo de la química, una sustancia que puede aceptar iones de hidrógeno en agua y puede neutralizar un ácido. Las bases se sienten como jabón o como algo resbaladizo en la piel y pueden convertir ciertos colorantes en azules. Un ejemplo de base es el hidróxido de sodio.
- Según la temperatura, las bases pueden encontrarse en sustancias líquidas, sólidas o gaseosas. - Se pueden clasificar en bases fuertes o bases débiles según su disociación, es decir, su capacidad de aportar iones OH-. - Tienen un sabor amargo. - Pueden haber bases que conserven sus propiedades en sustancias puras o diluidas. - Las bases varían según su grado de pH. - En disoluciones acuosas pueden ser conductores de electricidad. - En el tacto resultan jabonosas. - Son corrosivas en diversos metales. - Al combinarse con los ácidos forman sal. - Al olerlos pueden generar irritaciones. - Pueden resultar irritantes en la piel porque disuelven la grasa.
- Poseen un sabor amargo característico. - Sus disoluciones conducen la corriente eléctrica. - Cambian el papel tornasol rojo en azul. - La mayoría son irritantes para la piel (cáusticos) ya que disuelven la grasa cutánea. - Son destructivos en distintos grados para los tejidos humanos. - Los polvos, nieblas y vapores provocan irritación respiratoria, de piel, ojos, y lesiones del tabique de la nariz. - Tienen un tacto jabonoso. - Son solubles en agua (sobre todo los hidróxidos). - Reaccionan con ácidos formando sal y agua.
2.2 Reacciones de neutralización
Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción química que ocurre entre un ácido, por ejemplo el ácido clorhídrico y una base, el hidróxido de sodio, produciendo la sal, cloruro de sodio o sal común.
Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Se les suele llamar de neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, estos neutralizan sus propiedades mutuamente.
Una reacción de neutralización es aquella que ocurre entre una especie ácida y una básica de manera cuantitativa. De forma general, en este tipo de reacciones en medio acuoso se produce agua y una sal (especie iónica compuesta por un catión diferente al H+ y un anión diferente al OH– u O2-) según la siguiente ecuación: ácido + base → sal + agua. En una reacción de neutralización tienen incidencia los electrolitos, que son aquellas sustancias que al ser disueltas en agua, generan una solución que permite la conductividad eléctrica. Se consideran electrolitos los ácidos, las bases y las sales.De esta manera, los electrolitos fuertes son aquellas especies que se disocian completamente en sus iones constituyentes cuando se encuentran en solución, mientras los electrolitos débiles solo se ionizan de manera parcial (poseen menor capacidad de conducir una corriente eléctrica; es decir, no son buenos conductores como los electrolitos fuertes).
En primer lugar, se debe enfatizar que si una reacción de neutralización se inicia con cantidades iguales del ácido y de la base (en moles), cuando finaliza dicha reacción se obtiene solamente una sal; es decir, no hay cantidades residuales de ácido o base. Además, una propiedad muy importante de las reacciones ácido-base es el pH, el cual indica qué tan ácida o básica es una solución. Este se determina por la cantidad de iones H+ que se encuentran en las soluciones medidas. Por otro lado, existen varios conceptos de acidez y basicidad dependiendo de los parámetros que se tomen en consideración. Un concepto que destaca es el de Brønsted y Lowry, que considera un ácido como una especie capaz de donar protones (H+) y una base como la especie capaz de aceptarlos.
2.3 Escala de pH
pH es la abreviatura de Potencial Hidrógeno. Este parámetro se utiliza para medir la acidez o alcalinidad de las sustancias. El valor del pH es muy importante ya que muchas enzimas, moléculas y procesos celulares necesitan un pH específico para su funcionamiento óptimo.
Medida del grado de acidez o alcalinidad de una sustancia o una solución. El pH se mide en una escala de 0 a 14. En esta escala, un valor pH de 7 es neutro, lo que significa que la sustancia o solución no es ácida ni alcalina.
El pH es el coeficiente que indica el nivel de acidez de una sustancia; por ello, para poder asegurar el buen funcionamiento del organismo, es muy importante que los tejidos y las mucosas tengan un pH adecuado. La escala de pH se utiliza para medir el grado de acidez de una disolución y, como el pH está relacionado con el pOH (ver ecuación 1), entonces sabiendo el grado de acidez de una disolución, también podemos saber su grado de basicidad.
La lluvia ácida y la escala de pH
La escala de pH mide el grado de acidez de un objeto. Los objetos que no son muy ácidos se llaman básicos. La escala tiene valores que van del cero (el valor más ácido) al 14 (el más básico). Tal como puedes observar en la escala de pH que aparece arriba, el agua pura tiene un valor de pH de 7. Ese valor se considera neutro – ni ácido ni básico. La lluvia limpia normal tiene un valor de pH de entre 5.0 y 5.5, nivel levemente ácido. Sin embargo, cuando la lluvia se combina con dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno—producidos por las centrales eléctricas y los automóviles—la lluvia se vuelve mucho más ácida. La lluvia ácida típica tiene un valor de pH de 4.0. Una disminución en los valores de pH de 5.0 a 4.0 significa que la acidez es diez veces mayor.
Cómo se mide el pH
En los laboratorios se emplean numerosos dispositivos de alta tecnología para medir el pH. Una manera muy fácil en la que puedes medir el pH es usando una tira de papel tornasol. Cuando tocas algo con una tira de papel tornasol, el papel cambia de color dependiendo de si la substancia es ácida o básica. Si el papel se vuelve rojo es porque la substancia es ácida, y si se vuelve azul quiere decir que la substancia es básica.
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FUENTES DE CONSULTA: - Ana María Olazábal; Claudia Rayón Enríquez; Carmina Clemente Lechuga. (2020). Química 1. Universidad Autónoma del Estado de México: Librería Universitaria .jnm - "Mezcla". Autor: Dianelys Ondarse Álvarez. De: Argentina. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/mezcla/. Última edición: 15 de julio de 2021. Consultado: 25 de noviembre de 2021 - "Métodos de separación de mezclas". Autor: Dianelys Ondarse Álvarez. De: Argentina. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/metodos-de-separacion-de-mezclas/. Última edición: 15 de julio de 2021. Consultado: 25 de noviembre de 2021 - "Coloides". Autor: Julia Máxima Uriarte. Para: Caracteristicas.co. Última edición: 30 de septiembre de 2021. Disponible en: https://www.caracteristicas.co/coloides/. Consultado: 26 de octubre de 2021.Fuente: https://www.caracteristicas.co/coloides/#ixzz7DONowz3g - Gabriel Bolívar. (6 de diciembre de 2018). Suspensiones químicas: características, composición, ejemplos. Lifeder. Recuperado de https://www.lifeder.com/suspensiones-quimicas/. - Anthony Muhye. (28 de marzo de 2018). Reacción de Neutralización: Características, Productos, Ejemplos. Lifeder. Recuperado de https://www.lifeder.com/reaccion-neutralizacion/. - "Ácido". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/acido/ Consultado: 26 de noviembre de 2021