Propiedades químicas.
Son las que determinan el comportamiento de
las sustancias cuando se ponen en contacto con otras. Cuando determinamos una
propiedad química, las sustancias cambian o alteran su naturaleza. Por ejemplo,
cuando dejamos un clavo de hierro a la intemperie durante un tiempo, observamos
un cambio que se manifiesta por medio de una fina capa de óxido en la superficie del clavo. Decimos entonces que el clavo se oxidó y esto constituye una propiedad
química tanto del hierro como del aire; el primero por experimentar una
oxidación y el segundo por producirla.
Algunas propiedades químicas son:
— Combustión: es la cualidad que tienen algunas
sustancias para reaccionar con el oxígeno, desprendiendo, como consecuencia,
energía en forma de luz o calor.
— Reactividad con el agua: algunos metales como el
sodio y el potasio reaccionan violentamente con el agua y forman sustancias
químicas denominadas hidróxidos o bases.
— Reactividad con las sustancias ácidas: es
la propiedad que tienen algunas sustancias de reaccionar con los ácidos. Por
ejemplo, el magnesio que es un metal, reacciona con el ácido clorhídrico para formar
hidrógeno gaseoso y una sal de magnesio.
— Reactividad con las bases: es la propiedad
que poseen ciertas sustancias de reaccionar con un grupo de compuestos químicos
denominados bases o hidróxidos. Así, por ejemplo, la formación de la sal común
o cloruro de sodio (NaCl) se debe a la reacción entre el ácido clorhídrico
(HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH).
Clases de materia
La materia puede presentarse como una sustancia pura o como una mezcla. Veamos.
Las sustancias puras
Una sustancia pura es aquella compuesta por un solo tipo de materia, presenta una composición fi ja y se puede caracterizar por una serie de propiedades específicas. Por ejemplo, al analizar una muestra pura de sal común siempre encontramos los mismos valores para propiedades tales como la solubilidad (36 g/100 cm3 a 20 °C), la densidad (2,16 g/cm3) y el punto de fusión (801 °C). Los valores de las propiedades específicas de las sustancias puras siempre son los mismos.
Las sustancias puras no pueden separarse en sus componentes por métodos físicos. Según la composición química, las sustancias puras se clasifican en: sustancias simples o elementos químicos, y sustancias compuestas o compuestos químicos.
Elemento químico
Un elemento químico es una sustancia pura, que no puede descomponerse en otras más sencillas que ella. El hierro, el oro y el oxígeno son ejemplos de elementos químicos, ya que no pueden descomponerse en otras sustancias diferentes a ellos.
Los elementos químicos se representan mediante símbolos. Los símbolos siempre empiezan con una letra mayúscula. En algunos casos el símbolo corresponde a la letra inicial del nombre del elemento, por ejemplo, carbono (C) y oxígeno (O). En otros casos, se simboliza con la letra inicial del elemento en mayúscula, seguida por una segunda letra del nombre que siempre es minúscula, por ejemplo, cesio (Cs) y magnesio (Mg).
Hay algunos elementos cuyos nombres latinos o griegos no coinciden con los españoles y de ahí que haya símbolos que no tienen relación con el nombre en español del elemento, por ejemplo, el hierro (Fe), del latín ferrum. Los elementos químicos se clasifican en dos grandes grupos: los metales y los no metales.
Compuesto químico
Un compuesto químico es una sustancia pura, formada por la combinación química de dos o más elementos, en proporciones definidas. Por ejemplo, 1 g de cloruro de sodio siempre contiene 0,3934 g de sodio y 0,6066 g de cloro, combinados químicamente. Los compuestos se representan por medio de fórmulas. Una fórmula química muestra los símbolos de los elementos que forman el compuesto, y la proporción que existe entre ellos, es decir, señalan su composición química. Por ejemplo, la fórmula del agua es H2O, lo que indica que esta sustancia está formada por hidrógeno y oxígeno en una proporción de 2:1.
La materia puede presentarse como una sustancia pura o como una mezcla. Veamos.
Las sustancias puras
Una sustancia pura es aquella compuesta por un solo tipo de materia, presenta una composición fi ja y se puede caracterizar por una serie de propiedades específicas. Por ejemplo, al analizar una muestra pura de sal común siempre encontramos los mismos valores para propiedades tales como la solubilidad (36 g/100 cm3 a 20 °C), la densidad (2,16 g/cm3) y el punto de fusión (801 °C). Los valores de las propiedades específicas de las sustancias puras siempre son los mismos.
Las sustancias puras no pueden separarse en sus componentes por métodos físicos. Según la composición química, las sustancias puras se clasifican en: sustancias simples o elementos químicos, y sustancias compuestas o compuestos químicos.
Elemento químico
Un elemento químico es una sustancia pura, que no puede descomponerse en otras más sencillas que ella. El hierro, el oro y el oxígeno son ejemplos de elementos químicos, ya que no pueden descomponerse en otras sustancias diferentes a ellos.
Los elementos químicos se representan mediante símbolos. Los símbolos siempre empiezan con una letra mayúscula. En algunos casos el símbolo corresponde a la letra inicial del nombre del elemento, por ejemplo, carbono (C) y oxígeno (O). En otros casos, se simboliza con la letra inicial del elemento en mayúscula, seguida por una segunda letra del nombre que siempre es minúscula, por ejemplo, cesio (Cs) y magnesio (Mg).
Hay algunos elementos cuyos nombres latinos o griegos no coinciden con los españoles y de ahí que haya símbolos que no tienen relación con el nombre en español del elemento, por ejemplo, el hierro (Fe), del latín ferrum. Los elementos químicos se clasifican en dos grandes grupos: los metales y los no metales.
Compuesto químico
Un compuesto químico es una sustancia pura, formada por la combinación química de dos o más elementos, en proporciones definidas. Por ejemplo, 1 g de cloruro de sodio siempre contiene 0,3934 g de sodio y 0,6066 g de cloro, combinados químicamente. Los compuestos se representan por medio de fórmulas. Una fórmula química muestra los símbolos de los elementos que forman el compuesto, y la proporción que existe entre ellos, es decir, señalan su composición química. Por ejemplo, la fórmula del agua es H2O, lo que indica que esta sustancia está formada por hidrógeno y oxígeno en una proporción de 2:1.
Separación de mezclas
Cuando se desean separar los componentes de una mezcla, es necesario conocer el tipo de mezcla que se va a utilizar, antes de seleccionar el método que se va a emplear. Una forma de agrupar las mezclas es la siguiente: mezclas de sólidos, mezclas de sólido con líquido y mezclas de líquidos entre sí.
Separación de mezclas de sólidos:
Se emplean básicamente dos métodos: la separación manual o tamizado y la levigación.
■ La separación manual o tamizado se utiliza cuando la mezcla está formada por partículas de diferentes tamaños. El instrumento utilizado se denomina tamiz, consta de un cedazo, de un recipiente y su tapa. Este método es muy utilizado en el análisis de suelos y en la industria de las
harinas.
■ La levigación consiste en pulverizar la mezcla sólida y tratarla luego con disolventes apropiados, basándose en su diferencia de densidad. Este método es muy empleado en la minería especialmente en la separación del oro.
■ La imantación o separación magnética consiste en separar metales y no metales, utilizando un campo magnético (imán).
Separación de mezclas sólido-líquido:
Con este propósito se pueden utilizar los siguientes métodos:
■ La decantación. Este método se basa en la diferencia de densidad de las sustancias que componen la mezcla. Para separar una mezcla de un sólido con un líquido, se pone la mezcla en un recipiente y se deja en reposo por algún tiempo, hasta que el sólido se precipite, es decir, se deposite en el fondo del recipiente. Como casi siempre queda una pequeña parte de líquido en la parte sólida se puede terminar la separación por evaporación.
■ La filtración consiste en pasar la mezcla por un filtro. El filtro es un material poroso de papel especial que deja pasar por los poros el líquido y retiene las sustancias en estado sólido que se encuentran en forma de grano grueso o polvo muy fino.
En una filtración se llama residuo lo que queda en el papel de filtro, y filtrado lo que pasa a través de éste. La filtración es un método muy empleado en el laboratorio, en la industria y en el tratamiento de aguas residuales.
■ La centrifugación consiste esencialmente en someter la mezcla a la acción de la fuerza centrífuga, haciendo girar el recipiente con la mezcla a gran velocidad, con esto el sólido se deposita en el fondo
del recipiente, mientras que el componente líquido queda como un sobrenadante que se puede separar fácilmente por decantación. Este método es muy empleado en química analítica, en la industria y en el laboratorio clínico.
Separación de mezclas de líquidos:
Para realizar esta separación se puede usar la destilación simple, la destilación fraccionada y la cromatografía.
■ La destilación simple se fundamenta en la diferencia en los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla. Por calentamiento se hace que el líquido de más bajo punto de ebullición se evapore primero, para luego recogerlo haciendo pasar sus vapores por un medio refrigerado llamado refrigerante o condensador.
■ La destilación fraccionada es empleada cuando se requiere hacer la separación de una mezcla que está formada por varios líquidos cuyos puntos de ebullición son diferentes pero muy próximos entre sí. Este procedimiento es empleado en la industria del petróleo. El líquido con el punto de ebullición más bajo, saldrá primero convertido en vapor, el cual se condensa al pasar por un refrigerante y posteriormente se recoge en un recipiente; la temperatura se controla mediante un termómetro. Este procedimiento se repite varias veces hasta aislar todos los componentes de la mezcla.
■ Cromatografía. Las primeras investigaciones sobre cromatografía fueron realizadas entre 1903 y 1906 por el botánico ruso Mikhail Tswett.
Tswett separó pigmentos de las hojas de las plantas por cromatografía en columna. Primero disolvió los pigmentos de las hojas en éter de petróleo, un líquido similar a la gasolina; luego, los hizo pasar a través de una columna de vidrio empacada con carbonato de calcio pulverizado y finalmente, lavó la columna vertiendo en ella más éter de petróleo. Tswett observó que los diferentes pigmentos se repartían a lo largo de la columna formando bandas coloreadas; estas bandas, cada una de las cuales contenía un pigmento puro, se separaban más a medida que se movían hacia abajo de la columna, de modo que se podían obtener pigmentos puros. El nombre cromatografía se originó de esta primera
separación de sustancias coloridas (la raíz chromato significa “color”) aunque la técnica no se limita a sustancias coloridas.
La cromatografía es entonces un método analítico empleado en la separación, identificación y determinación de los componentes químicos en mezclas complejas.
Aunque puede resultar difícil definir con rigor el término cromatografía ya que el concepto se ha aplicado a una gran variedad de sistemas y técnicas, se puede decir que todos estos métodos tienen en común el empleo de una fase estacionaria y una fase móvil. Los componentes de una mezcla son llevados a través de la fase estacionaria por el flujo de una fase móvil gaseosa o líquida. Las separaciones están basadas en las diferencias en la velocidad de migración entre los componentes de la muestra.
— La fase estacionaria se encuentra empacada en un tubo o columna y puede ser un sólido poroso o un líquido poco volátil a la temperatura de la columna y uniformemente distribuido sobre un soporte sólido inerte.
— La fase móvil en cromatografía líquida, es un líquido que fluye continuamente a través de la columna y arrastra en su paso la muestra por separar; puede ser un solvente puro o una mezcla de ellos.
■ La cromatografía de papel utiliza como adsorbente papel de filtro, en él se coloca la mezcla que se va a separar y se pone en contacto con el disolvente. Una vez corrido el disolvente, se retira el papel y se deja secar.
HIPERTEXTO DE QUÍMICA
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