Química 2º media

TexTo del esTudianTe

Qumica 2Educacin Media

Cristina Lagos sepLvedaLicenciada en educacin y Profesora de estado de Qumica y BioLogauniversidad de santiago de chiLe

ngeL roCo videLaLicenciado en QumicaQumico industriaLPontificia universidad catLica de vaLParasomagster en educacin amBientaLuniversidad de PLaya ancha de ciencias de La educacin

sonia vaLdebenito CordovezLicenciada en educacin y Profesora de estado de Qumica, BioLoga y ciencias naturaLesuniversidad de santiago de chiLe

El Texto del Estudiante Qumica 2., para Segundo Ao Medio de Educacin Media, es una obra colectiva, creada y diseada por el Departamento de Investigaciones Educativas de editorial Santillana, bajo la direccin general de MANUEL JOS ROJAS LEIVA

Coordinacin de proyecto: Eugenia guila Garay

Coordinacin rea cientfica: Marisol Flores Prado

Autores: Cristina Lagos Seplveda ngel Roco Videla Sonia Valdebenito Cordovez

Edicin: Sonia Valdebenito Cordovez

Revisin de especialista: Marcela Daz Espinoza Simonet Torres Glvez

Correccin de estilo: Ana Mara Campillo Bastidas Gabriela Precht Rojas Isabel Spoerer Varela Leonardo Aliaga Rovira

Documentacin: Paulina Novoa Venturino Cristian Bustos Chavarra

La realizacin grfica ha sido efectuada bajo la direccin de Vernica Rojas Luna

Coordinacin Grfica: Xenia Venegas Zevallos

Jefe de diseo rea ciencias: Sebastin Alvear Chahun

Diseo y diagramacin: Rossana Allegro Valencia Alejandro Ubilla Rosales

Ilustraciones: Carlos Urquiza Moreno lvaro Veloso Ortiz

Fotografas: Jorge Quito Soto Csar Vargas Ulloa Archivo editorial LatinstockCubierta: Sebastin Alvear Chahun

Produccin: Germn Urrutia Garn

Fotografa de la portada: Disolucin qumica y modelo molecular de un hidrocarburo

Que dan ri gu ro sa men te pro hi bi das, sin la au to ri za cin es cri ta de los ti tu la res del Copy right, ba jo las san cio nes es ta ble ci das en las le yes, la re pro duc cin to tal o par cial de es ta obra por cual quier me dio o pro ce di mien to, com pren di dos la re pro gra fa y el tra ta mien to in for m ti co, y la dis tri bu cin en ejem pla res de ella me dian te al qui ler o prs ta mo p bli co.

2011, by Santillana del Pacfico S.A. de EdicionesDr. Anbal Arizta 1444, Providencia, Santiago (Chile)Impreso en Chile por WorldcolorISBN: 978-956-15-1977-0Inscripcin N: 210.603Se termin de imprimir esta 1 edicin de248.000 ejemplares, en el mes de diciembre del ao 2011.www.santillana.cl

PresenTacin

TexTo del esTudianTe

Qumica 2Educacin Media

El texto Qumica 2. te invita a que contines conociendo el mundo de la qumica y que aprendas a reconocer la importancia de esta ciencia en el desarrollo humano.

Los contenidos seleccionados te muestran una visin panormica de las mezclas en nuestro entorno, y de la utilidad de las disoluciones. Conocers tambin al elemento carbono, cuyas combinaciones con el hidrgeno y otros elementos generan millones de compuestos orgnicos con estructuras y propiedades muy variadas. La importancia del carbono te ser ms evidente cuando comprendas que todos los organismos vivos estn constituidos por sustancias orgnicas a base de carbono.

En este texto te daremos a conocer situaciones reales, problemas de la vida cotidiana que puedes abordar y resolver desde la mirada de las ciencias qumicas.

Nuestro propsito es que puedas adquirir una cultura cientfica, la cual te permita comprender el mundo que te rodea y te facilite una participacin responsable en tu comunidad. Para lograrlo, es indispensable que aprecies el trabajo en equipo como una forma de acceder al conocimiento y de contribuir al bien comn, al desarrollo social y al crecimiento personal.

organizacin del TexTo del esTudianTe - Qumica 2. educacin media

El texto Qumica 2. se organiza en cuatro unidades, cuyos tipos de pgina presentan la estructura y caractersticas que se describen a continuacin:

inicio de unidadDoble pgina, que incluye imgenes representativas de los principales temas que estudiars en la unidad.IntroduccinBreve texto que te aproxima a los contenidos abordados en la unidad.Lo que aprenderEsquema que te presenta los objetivos de aprendizaje para cada captulo de la unidad.Actividad inicialActividad que te permitir desarrollar, al comienzo de cada unidad, un trabajo experimental vinculado con los contenidos a estudiar en ella.

evaluacin diagnsTicaEvaluacin inicial destinada a medir los conocimientos previos necesarios para iniciar adecuadamente el estudio de la unidad.

inTeracTividadVnculo con pginas webs relacionadas con algunos contenidos tratados.

acTividadInstancia a travs de la cual podrs desarrollar diversas habilidades para consolidar el aprendizaje de los contenidos.

concePTos claveSignificado de trminos citados en el texto, cuya definicin facilita tu lectura.

conexin con...Seccin que relaciona los contenidos tratados en el texto con otras reas del conocimiento.

Lo que

aprend

er

Lo que

aprend

er

ender

Lo q

UNIDAD 1

12 Unidad 1: Disoluciones qumicas Unidad 1: Disoluciones qumicas 13

Observar y describir

En la naturaleza es inusual encontrar sustancias puras o aisladas. En general, lo que observamos a nuestro alrededor est constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia. Por ejemplo, el aire que respiramos, que es una mezcla de varios gases; las aleaciones metlicas, que empleamos para elaborar utensilios de cocina, y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y renen distintas sustancias dentro de su composicin.

Qu otras mezclas puedes reconocer en las fotografas?, qu componentes contienen?

Qu estados de la materia puedes identificar en las mezclas que observas en la imagen?

Cmo clasificaras las mezclas que identificaste? Fundamenta si son mezclas homogneas o heterogneas.

OACTIVIDAD INICIAL

En nuestro diario vivir solemos combinar diferentes sustancias para obtener mezclas. Cmo podemos saber si se trata de mezclas homogneas o heterogneas? Junto con un compaero o compaera, consigan los siguientes materiales: cuatro tubos de ensayo, gradilla, tres cucharas, gotario, alcohol, agua, jugo en polvo, sal y harina.

Siguiendo las instrucciones de tu profesor o profesora, realicen el procedimiento descrito y respondan las preguntas propuestas.

1. Numeren los cuatro tubos de ensayo y luego agreguen, en cada uno, agua hasta la mitad de su capacidad.

2. Al tubo uno, agreguen un tercio de cucharada de jugo en polvo; al tubo dos, un tercio de cucharada de sal; al tubo tres, un tercio de cucharada de harina, y al tubo cuatro, treinta gotas de alcohol. Observen.

3. Agiten cada uno de los tubos y dejen reposar sobre una gradilla por veinte minutos. Luego, respondan brevemente las siguientes preguntas:

a. Qu ocurri en cada caso cuando se agreg la sustancia en estudio?

b. Describan y comparen sus observaciones durante la agitacin de las mezclas y finalizado el tiempo de reposo.

c. Qu mezclas resultaron ser homogneas y cules heterogneas? Fundamenten.

Captulo I Caractersticas de las disoluciones

Captulo II Solubilidad en disoluciones qumicas

(pginas 16-27)

Distinguir, en materiales y objetos cotidianos, la existencia de sustancias puras, mezclas homogneas y heterogneas.

Comprender el concepto de disolucin qumica y su proceso de formacin.

Clasificar las disoluciones segn el estado fsico de sus constituyentes, la proporcin de sus componentes y la conductividad elctrica que presentan.

Comprender el fenmeno de la solubilidad en las disoluciones .

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones.

Describir algunos mtodos de separacin de los componentes de una mezcla.(pginas 28-39)

Disoluciones qumicas

Unidad 1Unidad 1

A

A

B

B

C

A B C

C

Sal de mesa

Agua y aceite

Perfume

Agua y arenaAgua y salal arena ite

14 Unidad 1: Disoluciones qumicas

EVALUACIN DIAGNSTICA

Unidad 1: Disoluciones qumicas 15

I. Conceptos

1. Observa las siguientes imgenes y, luego, responde las preguntas planteadas.

Plata

a. Sustancia puraSustancia constituida por dos o ms elementos unidosqumicamente en proporciones definidas.

b. Elemento Materia que contiene dos o ms sustancias que pueden encontrarse en cantidades variables.

c. Compuesto Materia que tiene una composicin fija y propiedades bien definidas.

d. Mezcla Materia que presenta un aspecto uniforme y la misma composicin dentro de toda la muestra.

e. Mezcla homogneaSustancia que no puede separarse por mtodos qumicos en entidades ms simples.

f. Mezcla heterognea Materia que presenta dos o ms fases fsicamente distintas.

3. Relaciona cada uno de los trminos con la definicin correspondiente.

a. Clasifica los materiales como sustancia pura o mezcla segn corresponda. Explica el criterio que utilizaste.

b. Clasifica la o las mezclas que identificaste en homognea o heterognea. Fundamenta.

c. Nombra al menos tres ejemplos de sustancias puras que reconozcas en tu entorno cotidiano.

2. A continuacin se muestra una serie de fotografas que corresponden a diferentes mezclas. Clasifcalas como mezclas homogneas o heterogneas.

II. Procedimientos

1. Un grupo de estudiantes prepararon caramelo casero. Primero, mezclaron azcar y agua dentro de una olla. Luego, calentaron la mezcla, tal como se observa en la siguiente secuencia de fotos:

a. Cul de las sustancias se comporta como soluto y cul como disolvente en la primer etapa del proceso

b. Cmo clasificaras el caramelo: mezcla o sustancia pura? Justifica.

c. Qu factores actan en el proceso de preparacin del caramelo casero? Fundamenta.

2. Un qumico realiz tres ensayos en su laboratorio. Para ello utiliz agua destilada y cloruro de sodio (sal comn). En el primer ensayo calent 600 mL de agua en un vaso de precipitado y registr la temperatura cada cuatro minutos. En el segundo ensayo disolvi 50 mL de sal en 550 mL de agua y, del mismo modo, calent la mezcla. Finalmente, en la tercera experiencia repiti el procedimiento: calent una mezcla de 100 g de sal disueltos en 500 g de agua. Los valores de temperatura medidos en cada ensayo se resumen en la siguiente tabla.

a. En cul de los ensayos se utiliz una sustancia pura? Fundamenta tu respuesta.

b. Qu cambios presenta el agua a medida que aumenta la cantidad de sal disuelta?

c. Por qu en los ensayos 2 y 3, a los doce minutos, las temperaturas alcanzan valores superiores al punto de ebullicin del agua?

Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

Tiempo (min) Temperatura (C) Temperatura (C) Temperatura (C)

0 16,5 16,5 16,5

4 18,0 56,5 93,6

8 78,0 73,7 102,6

12 99,8 102,9 103,4

BIOLOGA

A

D

B

E

C

F


18 Unidad 1: Disoluciones qumicas Captulo I: Caractersticas de las disoluciones 19

Unidad 1: Disoluciones qumicas

2. Las disoluciones qumicasLas disoluciones o soluciones qumicas son mezclas homogneas, las cuales se componen de un soluto (fase dispersa) y un disolvente (fase disper-sante). Aquellas disoluciones donde el disolvente es agua se denominan disoluciones acuosas. Estas son muy importantes desde el punto de vista qumico, ya que el agua es capaz de disolver un gran nmero de sustancias. Por ejemplo, el suero fisiolgico es una disolucin acuosa constituida por diferentes sustancias; entre ellas, el cloruro de sodio.

2.1 El proceso de disolucinUn aspecto importante en el proceso de formacin de una disolucin es el de las atracciones intermoleculares que mantienen unidas a las molculas en lquidos y slidos. Cuando una sustancia (soluto) se disuelve en otra (disolvente), las partculas del primero se dispersan de manera uniforme en el disolvente, proceso que puede ser acelerado mediante la agitacin de la mezcla. Las partculas del soluto ocupan posiciones que estaban pobladas por molculas del disolvente; esto se lleva a cabo en tres etapas, tal como se puede visualizar en la siguiente figura:

2.2 Tipos de disolucionesLas disoluciones qumicas se pueden clasificar atendiendo a los siguientes criterios: el estado fsico de sus componentes, la proporcin de los componentes y la conductividad elctrica que presentan.

A. Estado fsico de sus componentes

Los constituyentes que conforman una disolucin no siempre se encuentran en el mismo estado fsico, por lo que pueden existir diferentes tipos de disoluciones, tal como se seala en la tabla 2.

Soluto: Sustancia que se disuelve en un disolvente para formar una disolucin.

Disolvente: Sustancia que est presente en mayor cantidad en una disolucin.

1. Se produce la separacin de las partculas del disolvente.

2. Luego, las partculas del soluto comienzan a disociarse dentro del disolvente.

3. Finalmente, las molculas del disolvente y del soluto se mezclan, formando la disolucin. Las etapas 1 y 2 requieren de energa para romper las fuerzas de atraccin intermoleculares.

BBIOLOGAConexin con...

El agua es un lquido de gran importancia debido a que es el medio en el cual se desarrollan los procesos vitales. Todos los seres vivos contienen agua y, por lo general, es el componente celular ms abundante; su proporcin oscila entre un 60 y un 90 %. La mayora de las sustancias qumicas estn disueltas en agua; adems, en su rol de disolvente, permite el desarrollo de importantes reacciones qumicas en el organismo.

Tabla 2. Ejemplos de disoluciones soluto-disolvente segn su estado fsico

Disolvente

Soluto

Segunda etapa

Tercera etapa

Disolucin

Primeraetapa

Estado de la disolucin

Estado del disolvente

Estado del soluto Ejemplo

Gas Gas Gas Aire

Lquido Lquido Gas Oxgeno en agua

Lquido Lquido Lquido Alcohol en agua

Lquido Lquido Slido Sal en agua

Slido Slido Gas Hidrgeno en paladio

Slido Slido Lquido Mercurio en plata

Slido Slido Slido Plata en oro

Seala el estado fsico del soluto y del disolvente, respectivamente, en cada uno de los siguientes casos:

Fuente: Brown, T., Lemay, H., Bursten, B. y Murphy, C. (2009). Qumica, la ciencia central. (11.a ed.). Ciudad de Mxico: Pearson Educacin.

Interactividad

Visita la pginahttp://fuentejuncal.org/fyq/unidadesdidacticas/3esounid8/animaciones/SOLUCIONES2contenidos.swf y revisa la animacin que all se propone para el proceso de disolucin del cloruro de sodio en medio acuoso.

AnalizarACTIVIDAD 2

vinagre

bebida

caf

agua de mar

bronce

aire

nce

a

Conceptos clave

Qumica 2. Medio

4 Organizacin del Texto del Estudiante

reflexionemosTema relacionado con los contenidos, para que comentes y reflexiones con tus compaeros y compaeras.

BiografaTe invita a conocer antecedentes de la vida y obra de un destacado cientfico.

lecTura cienTficaTexto que expone un tema actual. A travs de l podrs descubrir cmo algunos de los contenidos de la unidad se vinculan con la ciencia, la tecnologa y la sociedad.

noBel de QumicaSeccin que da a conocer los ganadores de este importante galardn segn el vnculo con los contenidos tratados.

resolucin de ProBlemas Seccin en la que se resuelve paso a paso un problema qumico. Luego se proponen otros ejercicios similares para reforzar el procedimiento aprendido.

Taller de ciencias Actividad que te permitir comprender mejor los contenidos, desarrollando pequeas investigaciones cientficas.

MEDICINA


32 Unidad 1: Disoluciones qumicas Captulo II: Solubilidad en disoluciones qumicas 33


2.3 La presinLa presin no afecta notablemente la solubilidad de los solutos slidos y lquidos, pero s la de los solutos gaseosos. Al aumentar la presin en una disolucin cuyo soluto es un gas, se produce un incremento en la solubi-lidad del gas en el disolvente. Al respecto, analicemos las siguientes figuras:

Determinando la solubilidad de un gasI. Situacin problema

Un qumico debe analizar los principales componentes de una bebida gaseosa: dixido de carbono (CO2) y agua (H2O). La mezcla est embotellada a una presin parcial de CO2 de 4,0 atm sobre el lquido a 25 C. Cul es la solubilidad del CO2 en la bebida? (La constante de la ley de Henry para el CO2 es k = 3,1 10-2 mol L-1 atm-1 a 25 C).

II. Desarrollo

1. Analizar

Primero, debemos leer nuevamente el problema y extraer los datos que este nos proporciona. La situacin problema nos entrega los siguientes datos: la presin parcial del CO2 (Pg), la temperatura (C) y la constante de la ley de Henry (k), y lo que necesita calcular el qumico es la solubilidad del CO2 dentro de la bebida gaseosa.

2. Aplicar

Luego, utilizamos la expresin matemtica correspondiente a la ley de Henry y remplazamos los datos ya identificados:

3. ResolverFinalmente, determinamos el valor de la solubilidad del CO2 aplicando la operatoria matemtica correspondiente.

Sg = k Pg Sg = solubilidad del gas en disolucin (mol L-1).

k = constante de la ley de Henry (es diferente para cada par soluto-disolvente y depende de la temperatura).

Pg = presin parcial del gas sobre la disolucin (atm).

III. Resultado

La solubilidad del CO2 dentro de la bebida gaseosa es 0,12 mol L-1 a 25 C.

Ahora t

Reproduciendo cada uno de los pasos del ejemplo anterior, desarrolla los siguientes problemas:

1. Calcula la solubilidad del CO2 de una bebida gaseosa despus de que se abre la botella y se equilibra a 25 C bajo una presin parcial del CO2 de 3,0 10-4 atm.

2. La constante de la ley de Henry para el gas helio (He) en agua a 30 oC es 3,7 10-4 mol L-1 atm-1 y la constante para el nitrgeno (N2) a la misma temperatura es 6,0 10

-4 mol L-1 atm-1. Si los dos gases se encuentran a una presin parcial de 1,5 atm, cul es la solubilidad del gas?

En las zonas de alta montaa, donde la presin atmosfrica es menor que a nivel del mar, la solubilidad del oxgeno en la sangre disminuye. Por esto, en ocasiones, los alpinistas necesitan utilizar bombas que le sumistren oxgeno a la presin requerida por el organismo.

En 1803, el qumico britnico William Henry estableci una ley que relaciona la cantidad de gas que se puede disolver en un lquido con la presin que ejerce el gas que est en contacto con el lquido. La ley de Henry se expresa as:

BIOGRAFA

William Henry (1775-1836)Qumico ingls. Realiz diversas investigaciones sobre el anlisis de los hidrocarburos y sobre el comportamiento de los gases en general. Su principal contribucin fue el descubrimiento de la ley que describe la solubilidad de los gases y que lleva su nombre.

Las partculas de soluto gaseoso se encuentran en movimiento y dispersas dentro del recipiente que las contiene.

Cuando la presin parcial de las partculas de soluto gaseoso aumenta, la solubilidad tambin aumenta.

MEDICINAConexin con...

La cmara hiperbrica es un equipo que hace uso de oxgeno a una presin superior a la atmosfrica. Una de sus principales aplicaciones en medicina, es en la recuperacin de heridas y lesiones. Al tener una mayor presin de oxigeno, se mejora la oxigenacin de los tejidos y se acelera la recuperacin de la zona daada.

Resolucin de problemas 1

Sco2 = k Pco2 = (3,1 10-2 mol L-1 atm-1) (4,0 atm)

Sco2 = k Pco2 = (3,1 10-2 mol L-1 atm-1) (4,0 atm) = 0,12 mol L-1

+

++

+

+

+

+

+

+ +

++

+

++

+

-

-

-

-

--

-

-

+

+H

H

- 104,5

Molcula de agua

O

Captulo

28 Unidad 1: Disoluciones qumicas Captulo II: Solubilidad en disoluciones qumicas 29


Fcilmente podemos observar que no es posible agregar ms y ms soluto a un disolvente y esperar que se disuelva todo. Sin lugar a dudas, existe una cantidad lmite de soluto que puede disolverse en una determinada cantidad de disolvente. Esta relacin, denominada solubilidad, es el tema que revisaremos en este captulo.

1. Qu es la solubilidad?Cuando preparamos una disolucin acuosa, lo que hacemos comnmente es agregar un soluto en agua y luego agitar para homogeneizar la mezcla. No obstante, cunto soluto se podr agregar a un disolvente para no sobresaturar la disolucin? La solubilidad se define como la mxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad determinada de disolvente, a una temperatura especfica.

Cuando agregamos paulatinamente azcar al agua, a temperatura constante y agitando continuamente, llegar un momento en que el agua no podr disolver ms azcar. Se dice que ha alcanzado su punto de saturacin o que es una disolucin saturada, en la que cualquier cantidad adicional de soluto que se agregue precipitar al fondo del vaso o cristalizar.

Renanse en grupos de tres o cuatro integrantes y recolecten los siguientes materiales: tres vasos de precipitado de 100 mL, mechero, trpode, rejilla, tres cucharas, sal, bicarbonato de sodio, caf en polvo instantneo y agua. Luego, realicen el procedimiento descrito y respondan las preguntas propuestas al finalizar la actividad.

1. Rotulen los vasos con el nombre de los solutos (sal, bicarbonato de sodio y caf) y adicionen agua en cada uno hasta la mitad de su capacidad.

2. Agreguen a cada vaso media cucharada de soluto, sin agitar las mezclas, y observen.

3. Utilizando las respectivas cucharas, agiten las mezclas preparadas.

4. Completen la siguiente tabla con sus resultados, indicando si la sustancia es soluble, medianamente soluble o insoluble en agua:

Soluto Sin agitacin Con agitacin

Sal

_____________________________________________________

Bicarbonato de sodio

_____________________________________________________

Caf

_____________________________________________________

5. Repitan el procedimiento descrito, pero esta vez utilizando agua caliente. Qu cambios observan en la solubilidad de cada soluto cuando se disuelven en agua caliente? Expliquen.

Gran parte de las disoluciones que utilizamos a diario contienen agua como disolvente. Sin embargo, no todas las sustancias son solubles en este medio. Es por este motivo que la regla bsica en la cual se basa la solubilidad es lo semejante, disuelve lo semejante. Por ejemplo, el agua, que es una molcula polar (ver figura a la derecha), disolver compuestos polares (azcar) o compuestos inicos (sal comn), mientras que un compuesto apolar, como el aceite, ser insoluble en un medio acuoso.

Al desarrollar la Actividad 4 pudiste constatar que algunos de los solutos utilizados se disuelven ms rpido que otros en medio acuoso. Sin embargo, se requieren ciertas condiciones para acelerar el proceso de disolucin, las que describiremos ms adelante.

El concepto de solubilidad se utiliza con frecuencia de modo relativo. Una sustancia puede ser muy soluble, moderadamente soluble o insoluble. Aunque estos trminos no indican cunto soluto se disuelve, se emplean para describir cualitativamente la solubilidad. Pero en el caso de los lquidos, se recurre a trminos ms especficos: miscible e inmiscible. Aquellos lquidos que pueden mezclarse y formar una disolu-cin acuosa son sustancias miscibles (agua y alcohol), y los lquidos que no forman disoluciones o son insolubles entre s se denominan inmisci-bles (agua y aceite).

Solubilidad endisoluciones qumicas

Experimentar y analizarACTIVIDAD 4

La mezcla de agua con aceitees inmiscible

La mezcla de agua con alcohol es miscible

Molcula de agua. Los tomos de hidrgeno estn unidos al tomo de oxgeno mediante enlaces covalentes. Los smbolos + y - indican las cargas parciales positiva y negativa en los tomos respectivos.

ReflexionemosDiversos productos qumicos identificados en la composicin de las aguas subterrneas provienen tanto de las actividades urbanas como industriales. Los principales contaminantes corresponden a derivados del petrleo, como los disolventes de uso industrial y los hidrocarburos aromticos, que representan el mayor riesgo por los efectos que provocan en el medioambiente y en la salud de la poblacin.

Varios de los problemas de contaminacin provienen de las fugas, los derrames y la deposicin de los lquidos inmiscibles sobre la superficie del agua. Estos fluidos inmiscibles pueden clasificarse en dos categoras: aquellos cuya densidad es mayor que la del agua, como los disolventes percloroetileno y algunos plaguicidas, y aquellos menos densos que el agua, como el benceno, tolueno y xileno.

Qu sabes sobre la contaminacin de las aguas subterrneas? Qu propondras para evitar que los lquidos contaminantes lleguen a las aguas? Conversa con tu profesor o profesora de Biologa con respecto a la alteracin del equilibrio natural en las aguas.


II

me

3. Ut

4. Cosu

S

S

_

_

C

_

5. 5 Recacu

Captulo II: Solubilidad en disoluciones qumicas 35


Lectura cientfica

La tragedia del lago Nyos

El 21 de agosto de 1986, el lago Nyos, en Camern, de manera repentina, arroj una densa nube de dixido de carbono (CO2), la cual se propag rpidamente a un pueblo cercano, donde caus la muerte por asfixia de alrededor de 1700 habitantes y un gran nmero de animales.

Nyos es un lago cuyas aguas son muy tranquilas debido a que se encuentra ubicado en una zona de gran estabilidad trmica y protegido de los vientos.

El fondo del lago es de origen volcnico, por lo que se liberan grandes cantidades de CO2 y otros gases que luego se disuelven en el agua del lago, hasta la saturacin. El exceso de gas fluye lentamente hacia la superficie y desde ah hacia la atmsfera. Debido a la quietud del lago y a la presin que ejerce la propia masa acuosa, aumenta la cantidad de CO2 en las zonas ms profundas del lago, generndose incluso bolsas de gas.

Una de las teoras que explican lo ocurrido seala que se produjo un aumento anormal en la temperatura interior del lago, lo que disminuy la

solubilidad del CO2, de acuerdo con la ley de Henry. Esto habra desencadenado la violenta salida del CO2 desde el fondo del lago hacia la superficie, generando as una explosin que dispers este gas hacia el ambiente. Esto habra provocado la asfixia en la poblacin y en la fauna, como consecuencia del desplazamiento del oxgeno atmosfrico.

Una medida tomada para evitar nuevamente esta tragedia ha sido la instalacin de caeras desde la superficie hasta el fondo del lago para controlar la salida en forma gradual del CO2 acumulado en esa zona, disminuyendo as la presin existente y, de esta forma, prevenir un nuevo accidente de esta magnitud. Fuente: Chang, R. (2002). Qumica. (7.a ed.). Ciudad de Mxico: McGraw-Hill. (Adaptacin).

1. Por qu el lago Nyos presenta una alta concentracin de dixido de carbono?

2. Cul es el origen de la tragedia segn la teora descrita en el texto?

3. Consideras que las medidas tomadas para prevenir futuros desastres son las apropiadas? Justifica.

4. Renete junto con tus compaeros y compaeras e investiguen en profundidad sobre esta tragedia y construyan un pster cientfico segn la pauta sealada en la pgina 223 del texto.

Trabajemos con la informacin

Disoluciones insaturadas

Disoluciones saturadas o concentradas

Disoluciones sobresaturadas

Disoluciones en que la cantidad de soluto disuelto es menor que el necesario para alcanzar el punto de saturacin, a una tempera-tura determinada.

Disoluciones en las cuales se disuelve la mxima cantidad de soluto a cierta temperatura.

Disoluciones que se producen cuando la cantidad de soluto sobrepasa la capacidad del disolvente para disolver, a una temperatura dada.




NOBEL DE QUMICA

En el ao 1903, el qumico sueco Svante August Arrhenius recibi esta importante distincin gracias a su teora de la disociacin electroltica, la cual explicaba la capacidad de ciertos compuestos para conducir la electricidad.

BIOGRAFA

B. Proporcin de los componentes

Las disoluciones tambin se pueden clasificar, segn la cantidad de soluto que contienen, en: insaturadas, saturadas o concentradas y sobresaturadas.

C. Conductividad elctrica

Durante el siglo XIX, el britnico Michael Faraday descubri que las disoluciones acuosas de ciertos solutos tenan la propiedad de conducir la electricidad, mientras que otras, con solutos de diferente naturaleza qumica, no lo hacan.

Aquellas sustancias (soluto) que en disolucin acuosa son conductoras de la electricidad se denominan electrolitos, y sus disoluciones, disoluciones electrolticas. Un electrolito es una sustancia que se disocia inmediatamente en medio acuoso en partculas con cargas elctricas llamadas iones. Dependiendo del grado de disociacin, los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes (disociacin completa) y electrolitos dbiles (disociacin parcial). En la tabla 3 puedes revisar algunos ejemplos de sustancias clasificadas como electrolitos fuertes y dbiles en medio acuoso.

Tabla 3. Algunos electrolitos fuertes y dbiles en medio acuoso

Electrolitos

Fuertes Dbiles

Cloruro de sodio (NaCl) cido carbnico (H2CO3)

cido sulfrico (H2SO4) cido actico (CH3COOH)

Hidrxido de sodio (NaOH) cido sulfhdrico (H2S)

Una explicacin ms detallada sobre el fenmeno de la conductividad elctrica la formul el qumico sueco Svante Arrhenius, a travs de la teora de la disociacin electroltica. l propuso que ciertas sustancias, frente al contacto con el agua, forman iones positivos y negativos que conducen la corriente elctrica. En el caso de un electrolito fuerte hipottico AB, en medio acuoso, experimentara la siguiente disociacin:

No obstante, la adicin de un electrolito al agua no garantiza la conductividad elctrica de la disolucin, ya que esta depender de la cantidad de electrolito utilizado.

Aquellos solutos que en disolucin acuosa no son conductores de la electricidad se denominan no electrolitos, y a sus disoluciones, disoluciones no electrolticas. Por ejemplo, la glucosa, la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucin acuosa no conducen la electricidad. En la tabla 4 se comparan las principales caractersticas entre las disoluciones electrolticas y las no electrolticas.

Disoluciones

Electrolticas No electrolticas

Disoluciones de compuestos inicos

Disoluciones de compuestos covalentes

Los solutos se disocian completamente en sus iones

No se disocian, solo se dispersan

Conductoras de la electricidad No conducen la electricidad

Michael Faraday (17911867)Fsico y qumico britnico, conocido por sus aportes en el campo del electromagnetismo y la electroqumica. Descubri el benceno y las primeras reacciones de sustitucin entre molculas orgnicas.

Ion: tomo o agrupacin de tomos que, por prdida o ganancia de uno o ms electrones, adquiere carga elctrica.

Punto de saturacin: Se alcanza cuando una determinada masa del disolvente contiene disuelta la masa mxima del soluto, a una temperatura dada.

Tabla 4. Caractersticas de las disoluciones electrolticas y no electrolticas

AB(s) A+(ac) + B-(ac)H2O

Clasifi car y aplicarACTIVIDAD 3

1. Clasifica las siguientes sustancias como electrolitos y no electrolitos. Justifica tus respuestas.

a. O2 (oxgeno molecular): __________________________________________________

b. CH3OH (metanol): __________________________________________________

c. NaNO3 (nitrato de sodio): __________________________________________________

2. Completa las siguientes disociaciones inicas:

a.

b.

c.

KNO3 ________ + NO3-

__________

Ca2+ + SO42-

Mg3(PO4)2 3 Mg2+ +

________

Conceptos clave

Trabajo en equipoTrabajo en equipo




Taller de ciencias

Los electrolitos y la conductividad elctrica

Antecedentes

En 1800 se invent la pila elctrica, y su uso permiti descubrir aos despus que algunas sustancias, como los cidos, las bases y las sales, disueltas en agua, eran capaces de conducir la corriente elctrica. En 1884, el qumico sueco Svante Arrhenius, inspirado en los experimentos de Michael Faraday, propuso una teora para explicar el comportamiento de estas sustancias en medio acuoso, las que denomin electrolitos.

Problema de investigacin

Lee y analiza las siguientes preguntas:

Cules son los requisitos que debe cumplir una sustancia qumica para clasificarse como electrolito?

Qu propiedades del agua favorecen la conductividad elctrica en una disolucin acuosa?

De qu factores depender la conductividad en una disolucin acuosa?

Considerando las preguntas anteriores, te proponemos el siguiente problema de investigacin: Depender la conductividad elctrica de una disolucin del tipo de sustancia disuelta en medio acuoso?

Hiptesis

Formulen una hiptesis que les permita explicar la relacin entre la conductividad elctrica y los electrolitos. Consideren los antecedentes entregados al inicio y las preguntas indicadas en el punto anterior.

Estrategias de contrastacin

Svante Arrhenius, estudiando el comportamiento de algunas sustancias en agua, descubri que estas se disocian completamente, generando iones positivos y negativos. Esta observacin forma parte de su teora de la disociacin electroltica, la cual propuso respaldado por el siguiente experimento.

1. Prepar una disolucin acuosa de sulfato de cobre (II) (CuSO4) con gelatina.

2. Arm un montaje (celda), constituido por dos electrodos de platino (ctodo y nodo), una pila, una ampolleta y una disolucin de electrolito (sulfato de cobre).

3. Conect el sistema con una pila, produciendo el paso de corriente elctrica dentro de la celda.

Resultados

Luego de su experiencia, Arrhenius obtuvo los siguientes resultados:

1. A medida que pasa la corriente elctrica a travs de la disolucin de sulfato de cobre (II), los iones cpricos (Cu2+) se trasladan desde la disolucin hacia el ctodo (polo negativo) y se depositan en forma de cobre metlico en la superficie de este.

2. El paso de la corriente elctrica al interior de la celda produce el desplazamiento de los iones sulfato (SO4

2-) hacia el nodo (polo positivo), producindose burbujas que corresponden a oxgeno gaseoso.

Anlisis e interpretacin de evidencias

Lean y analicen las preguntas propuestas en torno a la investigacin realizada por Arrhenius.

a. Escriban la ecuacin correspondiente a la disociacin inica del sulfato de cobre (II) en medio acuoso. Cul es el nmero de cargas positivas y negativas en disolucin?, se cumple el equilibrio de cargas en este caso?

b. Por qu los iones son atrados hacia los electrodos?, cul es la funcin de la pila en el montaje realizado por Arrhenius?

c. Propongan un diseo experimental a modo de reproducir la experiencia desarrollada por Arrhenius, utilizando cloruro de sodio (NaCl), agua destilada, una pila y una ampolleta, ambos de 1,5 V, cables conectores y un clip. Repitan la experiencia, pero utilizando una disolucin de sacarosa (azcar comn). Existe alguna relacin entre el tipo de sustancia en disolucin y la conductividad elctrica?

d. Entre las sustancias clasificadas como electrolitos se encuentran los cidos y las bases. Reproduzcan el diseo propuesto en el punto anterior utilizando como electrolitos el cido clorhdrico (HCl) y, luego, el cido actico (componente del vinagre comercial). Qu diferencias notaron al utilizar ambas sustancias en el montaje?, cul de estos cidos corresponder a un electrolito fuerte y cul a un electrolito dbil?, qu criterios emplearon para la clasificacin anterior? Averigen las ecuaciones correspondientes a las disociaciones inicas de ambas sustancias en agua.

Conclusiones

Considerando los resultados obtenidos por Arrhenius a travs de su experimentacin con sulfato de cobre (II), la conductividad elctrica depende del tipo de electrolito en disolucin? Justifiquen.

Comunicacin cientfica

Confeccionen un informe cientfico sobre la actividad realizada en este Taller de ciencias, segn la pauta propuesta en el texto en la pgina 222.

Montaje realizado por Svante Arrhenius

Ampolleta

Ctodo (-)

Batera

Disolucin (CuSO4)

nodo (+)

Organizacin del Texto del Estudiante

Qumica 2. Medio 5

snTesis y evaluacin de caPTuloDoble pgina que cierra cada captulo. En ellas se integran y evalan los principales contenidos tratados. Incluye la seccin Me evalo, mediante la cual podrs conocer tus logros.

laBoraTorio Actividad experimental en la que trabajars variados procedimientos que se deben desarro-llar en el laboratorio del colegio.

snTesisResumen grfico (infografa) de los principales contenidos abordados en la unidad.

glosario Breve definicin de los conceptos ms relevantes tratados en la unidad.

evaluacin final Evaluacin sumativa de la unidad, destinada a la verificacin de los aprendizajes esperados que has logrado.

acTualidad Seccin que propone algn tipo de noticia o acontecimiento asociado a la unidad.

Pginas weBs y BiBliografa adicional Aqu encontrars direcciones electrnicas y libros para poder complementar el contenido, aclarar dudas, realizar trabajos de investigacin, entre otras actividades.


Laboratorio 1 Laboratorio 2Disoluciones y coloides

Antecedentes

La principal diferencia entre una disolucin y un coloide es el tamao de las partculas de soluto disueltas. En las disoluciones, el soluto est constituido de partculas muy pequeas, imposibles de filtrar o separar por alguna tcnica fsica. En tanto, en los coloides, el tamao de las partculas de soluto es tal que estas se encuentran suspendidas entre las del disolvente, generando una turbidez en la mezcla.

Para diferenciar ambos tipos de mezclas recurriremos al efecto Tyndall, propiedad ptica caracterstica de los coloides.

Reactivos cloruro de sodio (NaCl) azcar o sacarosa

(C12H22O11)

agua destilada

Materiales cinco vasos de

precipitado de 250 mL talco gel para el cabello gelatina recin

preparada, en disolucin linterna o

apuntador lser cuchara pequea

Experimento

Procedimiento

1. Disuelvan una cucharada de sal en uno de los vasos de precipitado que contenga 250 mL de agua.

2. Repitan el paso anterior con el azcar, el talco, el gel para el cabello y la gelatina. Rotulen los vasos con el nombre de la sustancia que contiene.

3. Monten el sistema al interior de una habitacin con baja o escasa luminosidad, tal como se seala en la fotografa.

4. Con la ayuda de la linterna o apuntador lser, iluminen cada vaso (como muestra la fotografa). Registren sus observaciones.

Anlisis de resultados

a. En qu mezclas se puede observar la trayectoria de la luz y en cules no?

b. Por qu no lograron observar la trayectoria del apuntador lser en todas las mezclas? Fundamenten su respuesta.

c. Averigen, usando distintas fuentes de informacin, las principales diferencias entre los coloides y las emulsiones. Qu coloides y emulsiones utilizamos en la vida diaria? Mencionen tres ejemplos de cada uno.

Preparando diversas mezclas

Antecedentes

Una mezcla se define como la unin fsica de dos o ms sustancias. Dependiendo de la distribucin de los componentes dentro de una mezcla, estas se clasifican como mezclas heterogneas o mezclas homogneas, tambin conocidas como disoluciones.

Reactivos

etanol (C2H5OH) aceite comestible vinagre casero sulfato de cobre (II)

(CuSO4) Agua destilada

Materiales siete tubos de ensayo gradilla cuatro pipetas de 5 mL esptula balanza

Experimento

Procedimiento

1. Tomen siete tubos de ensayo y numrenlos. Preparen en cada uno las mezclas, segn la siguiente tabla:

Tubo Componente 1 Componente 2

1 2 mL de etanol 5 mL de agua

2 3 mL de aceite comestible 5 mL de vinagre casero

3 3 mL de aceite comestible 5 mL de agua

4 2 mL de vinagre casero 5 mL de etanol

5 2 mL de vinagre casero 5 mL de agua

6 1 g de cristales de sulfato de cobre (II) 5 mL de agua

7 1 g de cristales de sulfato de cobre (II) 5 mL de etanol

Tubo Tipo de mezcla Observaciones

1

2

3

4

5

6

7

2. Observen cada una de las mezclas preparadas y registren sus princi-pales caractersticas. Luego, agiten vigorosamente.

Anlisis de resultados

a. Completen una tabla como la siguiente, indicando si las mezclas resultantes son homogneas o heterogneas y las principales observaciones realizadas durante este Laboratorio:

b. Qu caractersticas presentaron las mezclas homogneas o disoluciones?

c. En qu casos pudieron observar la formacin de dos fases? Especifiquen.

d. Qu cambios identificaron al momento de agitar las mezclas? La agitacin favorece o no el proceso de disolucin? Expliquen.

Captulo I: Caractersticas de las disoluciones 27

Captulo ICaptulo I


Sntesis y evaluacin


1. Segn su composicin qumica, la materia se clasifica en sustancias puras y mezclas. Son ejemplos de sustancias puras:

Mapa conceptual

Completa el siguiente esquema con los conceptos que correspondan.

Deberatem/

pregunta

PuntajeQu debo hacer?

Total Obtenido

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras, mezclas homogneas y heterogneas.

I (1, 2, 3)3

De acuerdo con los puntajes obtenidos, realiza las actividades que te indicar tu profesor o profesora.


I (4, 5) 2

Clasifi car las disoluciones segn el estado fsico de sus constituyentes, la proporcin de sus componentes y la conductividad elctrica que presentan.

I (6)II (1, 2) 7

Me evaloCompleta la siguiente tabla, siguiendo las instrucciones de tu profesor o profesora.

5. Con relacin al componente definido como disolvente en una disolucin, se puede afirmar que:

I. corresponde a la fase dispersante de la disolucin.

II. es el componente mayoritario dentro de la disolucin.

III. siempre se encontrar en estado lquido.A. Solo I

B. Solo II

C. Solo III

D. Solo I y II

E. Solo II y III

6. Con respecto a la conductividad elctrica, cul o cules de las siguientes afirma-ciones es o son falsas?I. La conductividad elctrica no depende

de la cantidad de electrolito.II. La presencia de iones permite la

conductividad elctrica.III. Un soluto que no permite la

conductividad elctrica se denomina no electrolito.

A. Solo I

B. Solo II

C. Solo III

D. Solo I y II

E. Solo II y III

II. Responde las siguientes preguntas:

Materia

puede presentarse como

Mezclas

que pueden ser

Elementos

que pueden ser

Heterogneas

conocidas como

Proporcin de sus componentes

Disolucionesse clasi can de acuerdo

con

Evaluacin de proceso

I. Lee las siguientes preguntas y selecciona la alternativa correcta.

1. Una bebida para deportistas est constituida por los siguientes ingredientes:a. agua (H2O)b. jarabe de sacarosa (C12H22O11)c. citrato de sodio (Na3C6H5O7)d. sucralosa (C12H19Cl3O8)

Clasifica cada uno de los componentes detallados como electrolito o no electrolito.Justifica tus respuestas.

2. El latn de cartuchera, que se utiliza principalmente para la elaboracin de municiones, artculos de ferretera e instrumentos musicales, es una aleacin metlica constituida por 70 % de cobre y 30 % de cinc.

a. Identifica el soluto, el disolvente, y el estado fsico de los componentes del latn.

b. El latn es considerado una mezcla homognea. Justifica tu respuesta.

I. cobre. II. aire.

A. Solo I y II.

B. Solo I y III.

C. Solo II y III.

D. Solo I, III y IV.

E. I, II, III y IV.

2. En la naturaleza, la materia se presenta mayoritariamente en forma de mezclas. Son ejemplos de mezclas homogneas:

I. agua potable. II. suelo.

A. Solo I y II D. Solo I, II y III

B. Solo I y III E. I, II, III y IV

C. Solo I, III y IV

3. A qu tipo de disoluciones corresponden las siguientes mezclas, respectivamente?

I. Aire. II. Bebida gaseosa. III. Bebida alcohlica.

A. I: gas-gas; II: gas-lquido; III: lquido-lquido.

B. I: gas-lquido; II: gas-lquido; III: lquido-lquido.

C. I: gas-gas; II: gas-lquido; III: gas-lquido.

D. I: gas-gas; II: lquido-lquido; III: gas-lquido.

E. I: gas-gas; II: lquido-lquido; III: lquido-lquido.

4. Cul de las siguientes aseveraciones es falsa?A. Las disoluciones son mezclas homogneas.

B. El disolvente es el componente mayoritario en una disolucin.

C. El soluto es el nico participante en una disolucin.

D. Las disoluciones son las mezclas ms abundantes en la naturaleza.

E. Los componentes que conforman una disolucin no siempre estn en el mismo estado fsico.

III. suero fisiolgico. IV. bebida gaseosa.

III. oxgeno. IV. sal.

1

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4

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Unidad 1


Sntesis


GLOSARIO

Coloides: Mezclas en que la fase dispersante es insoluble en la fase dispersa; las partculas dispersas presentan dimetros entre los 10-5 y 10-7 cm.

Compuesto qumico: Sustancia pura que consta de dos o ms elementos combinados en una proporcin de nida.

Disolucin: Mezcla homognea formada por un disolvente y uno o ms solutos; el dimetro de las partculas en disolucin es del orden de los 10-8 cm.

Disolvente: Sustancia que est presente en mayor cantidad en una disolucin y que cumple la funcin de disolver al soluto.

Electrolito: Sustancia que al disolverse en agua se disocia completamente, permitiendo la conductividad elctrica de la disolucin.

Elemento qumico: Sustancia que no se puede separar por mtodos qumicos en entidades ms simples.

Mezcla: Combinacin de dos o ms sustancias que no reaccionan qumicamente entre s, pudiendo conservar cada una de ellas sus propiedades caractersticas.

Mezcla heterognea: Tipo de mezcla en la cual sus componentes no estn distribuidos uniformemente.

Mezcla homognea: Tipo de mezcla en la cual sus componentes estn distribuidos uniformemente; tambin se llama disolucin qumica.

Miscible: Lquido que es capaz de mezclarse con otro y formar una disolucin.

Saturacin: Punto que se alcanza cuando una disolucin contiene la mayor concentracin de soluto posible en un determinado volumen de disolvente a cierta temperatura. Solubilidad: Cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente.


Suspensiones: Mezclas heterogneas cuya fase dispersa es un slido y su fase dispersante es un lquido; las partculas dispersas presentan dimetros mayores a 10-5cm.

Sustancia pura: Materia que tiene una composicin ja y propiedades bien de nidas.

1

2

3

4

El aire es una mezcla homognea constituida por varios gases; entre ellos, el nitrgeno (N2), el oxgeno (O2) y el argn (Ar).

Muchas de las aleaciones que constituyen los materiales son mezclas homogneas del tipo slido-slido, formadas por dos o ms sustancias.

Las disoluciones son mezclas homogneas en las cuales una sustancia llamada soluto se disuelve en una sustancia en exceso denominada disolvente. Un aumento de la temperatura mejora la solubilidad de los lquidos y disminuye la de los gases.

La ley de Henry establece que a temperatura constante, la masa de gas disuelto en un lquido es directamente proporcional a la presin parcial que ejerce ese gas sobre el lquido.

Observa y analiza las siguientes infografas que te ayudarn a sintetizar y reforzar los contenidos de la unidad.

N2

O2Ar

FeC

Na+

H2O

Cl-

Glbulos rojosO2


SnteSiS y gloSarioactualidad

Las disoluciones o soluciones fisiolgicas nasales son un poderoso aliado para conseguir inhalaciones profundas y refrescantes sin poner en riesgo nuestra salud. Las ciudades contaminadas, un medioambiente seco o falto de humedad y las bajas temperaturas son factores que propician de manera importante la resequedad nasal y las enfermedades al sistema respiratorio.

Las disoluciones fisiolgicas y los beneficios a la salud

Un estudio publicado recientemente por el Dr. Bruce Rubin, de la Universidad Wake Forest, en Carolina del Norte (EE.UU.), dio a conocer las complicaciones que pueden presentar los nios menores de dos aos al untarles blsamos mentolados bajo la nariz para facilitar la respiracin.

Dicho estudio refiere que contrario a lo que se piensa, untar bajo la nariz blsamos mentolados para respirar mejor puede aumentar la secrecin de moco hasta en un 14 %, acumulndose en la trquea y bloqueando el paso del aire.

Esto es especialmente difcil para los pequeos, ya que sus conductos respirator ios son mucho ms estrechos que los de un adulto. Por tal motivo y especficamente para estos casos, los expertos sugieren el uso de soluciones fisiolgicas que disuelven las mucosidades nasales y adems arrastran las sustancias que atacan la mucosa nasal para prevenir el paso de microorganismos dainos.

La nariz, en su interior, est recubierta por la mucosa nasal, que es un tejido liso, cubierto por vellosidades y una capa ligeramente espesa que conocemos como

moco. La produccin normal de mucosidad es de aproximadamente un litro al da. Cuando existe un desequilibrio, ya sea provocado por agentes externos del medioambiente, como la contaminacin, el tabaco o la falta de humedad, as como por la introduccin de agentes infecciosos, la produccin de moco aumenta, dificultando la respiracin.

Con estos antecedentes, los expertos sugieren el uso de soluciones fisiolgicas que disuelven las mucosi-dades nasales y, adems, arrastran las sustancias que atacan la mucosa nasal para prevenir el paso de microorganismos dainos. Las soluciones fisiolgicas son sustancias compatibles con nuestro organismo; por ello, los expertos aseguran que no causan efectos secundarios en ningn grupo de la poblacin. Normalmente, estas disoluciones estn compuestas de agua y electrolitos, combinadas en ocasiones con distintos elementos para mayor efectividad.

Fuente: Soluciones fisiolgicas y el beneficio a la salud. (2009, 23 de enero). En elporvenir.mx. Recuperado el 11 de abril de 2011 de: www.elporvenir.mx/notas.asp?nota_id=280684.

Qumica

Unidad 1Unidad 1


EVALUACIN FINAL


1. Cul o cules de los siguientes ejemplos es o son sustancias puras?

I. Gasolina.

II. Plata.

III. Sulfato de cobre (II).

A. Solo I

B. Solo II

C. Solo III

D. Solo II y III

E. I, II y III

2. Cul o cules de las siguientes mezclas pueden considerarse como disolucin?

I. Amalgama.

II. Bronce.

III. Agua oxigenada.

A. Solo I

B. Solo II

C. Solo I y II

D. Solo I y III

E. I, II y III

3. Cul de los siguientes ejemplos corresponde a una disolucin slido-slido?

A. La Tierra.

B. El bronce.

C. El oro.

D. El plomo.

E. La gelatina.

4. Un ejemplo de disolucin gas-lquido es:A. la bebida gaseosa.

B. el latn.

C. el azcar en agua.

D. la neblina.

E. el aire.

5. Qu tipo de enlaces qumicos forman los tomos que constituyen el agua (H2O) y el cloruro de calcio (CaCl2) en una disolucin, respectivamente?

A. Inico y inico.

B. Covalente y covalente.

C. Inico y metlico.

D. Covalente y inico.

E. Covalente y metlico.

6. Si tuvieras que preparar una disolucin acuosa conductora de la electricidad, qu soluto seleccionaras para este propsito?

A. Sacarosa.

B. Cloruro de sodio.

C. Nitrgeno.

D. Hidrgeno.

E. Oxgeno.

7. Cul de las siguientes sustancias acta como electrolito dbil en medio acuoso?

A. cido clorhdrico (HCl).

B. Cloruro de sodio (NaCl).

C. cido sulfrico (H2SO4).

D. Hidrxido de sodio (NaOH).

E. cido actico (CH3COOH).

8. Cul de los siguientes enunciados es correcto, con respecto a los factores que intervienen en la solubilidad de un soluto en un determinado disolvente?

A. Al aumentar la temperatura, se incrementa la solubilidad de un slido en un lquido.

B. Al aumentar la presin, se incrementa la solubilidad de un slido en un lquido.

C. Al elevar la temperatura, siempre va a disminuir la solubilidad de un slido en un lquido.

D. Al disminuir la presin, aumenta la solubilidad de un gas en un lquido.

E. Al reducir la temperatura y aumentar la presin, disminuye la solubilidad de un gas en un lquido.

9. Se disponen tres vasos de precipitado (A, B y C) con el mismo volumen de agua y a la misma temperatura. En el vaso A se agreg azcar or (en polvo); en el B, azcar de mesa (en cristales), y en el vaso C, azcar en panes (en terrones). Segn lo descrito, es correcto a rmar que:

A. la solubilidad de los tres tipos de azcar es distinta en medio acuoso.

B. el azcar fl or es la ms soluble en agua.

C. solo el azcar en panes es soluble en agua.

D. la solubilidad de las tres es igual; solo vara la rapidez del proceso de disolucin.

E. la disolucin contenida en el vaso A queda insaturada.

10. La cera de vela se funde a baja temperatura, no es conductora de la electricidad, es insoluble en agua y parcialmente soluble en disolventes no polares, como la gasolina. Qu tipo de enlaces estn presentes en la cera de vela?

A. Electrostticos.

B. Polares.

C. Inicos.

D. Puentes de hidrgeno.

E. Apolares.

11. Cul de las siguientes descripciones es correcta con respecto a la ley de Henry?

A. A mayor temperatura, aumenta la solubilidad de los gases en los lquidos.

B. A menor temperatura, aumenta la solubilidad de los gases en los lquidos.

C. A menor presin, aumenta la solubilidad de los gases en los lquidos.

D. A mayor presin, aumenta la solubilidad de los gases en los lquidos.

E. A menor presin, aumenta la solubilidad de los gases en medio gaseoso.

12. Qu tcnica de separacin de mezclas se fundamenta en la diferencia de los puntos de ebullicin de sus componentes?

A. Filtracin.

B. Destilacin.

C. Centrifugacin.

D. Sedimentacin.

E. Decantacin.

I. Conocimiento. Selecciona la alternativa correcta para cada enunciado.

Unidad 1


Sntesis


GLOSARIO

Coloides: Mezclas en que la fase dispersante es insoluble en la fase dispersa; las partculas dispersas presentan dimetros entre los 10-5 y 10-7 cm.

Compuesto qumico: Sustancia pura que consta de dos o ms elementos combinados en una proporcin de nida.

Disolucin: Mezcla homognea formada por un disolvente y uno o ms solutos; el dimetro de las partculas en disolucin es del orden de los 10-8 cm.

Disolvente: Sustancia que est presente en mayor cantidad en una disolucin y que cumple la funcin de disolver al soluto.

Electrolito: Sustancia que al disolverse en agua se disocia completamente, permitiendo la conductividad elctrica de la disolucin.

Elemento qumico: Sustancia que no se puede separar por mtodos qumicos en entidades ms simples.

Mezcla: Combinacin de dos o ms sustancias que no reaccionan qumicamente entre s, pudiendo conservar cada una de ellas sus propiedades caractersticas.

Mezcla heterognea: Tipo de mezcla en la cual sus componentes no estn distribuidos uniformemente.

Mezcla homognea: Tipo de mezcla en la cual sus componentes estn distribuidos uniformemente; tambin se llama disolucin qumica.

Miscible: Lquido que es capaz de mezclarse con otro y formar una disolucin.

Saturacin: Punto que se alcanza cuando una disolucin contiene la mayor concentracin de soluto posible en un determinado volumen de disolvente a cierta temperatura. Solubilidad: Cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente.


Suspensiones: Mezclas heterogneas cuya fase dispersa es un slido y su fase dispersante es un lquido; las partculas dispersas presentan dimetros mayores a 10-5cm.

Sustancia pura: Materia que tiene una composicin ja y propiedades bien de nidas.

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El aire es una mezcla homognea constituida por varios gases; entre ellos, el nitrgeno (N2), el oxgeno (O2) y el argn (Ar).

Muchas de las aleaciones que constituyen los materiales son mezclas homogneas del tipo slido-slido, formadas por dos o ms sustancias.

Las disoluciones son mezclas homogneas en las cuales una sustancia llamada soluto se disuelve en una sustancia en exceso denominada disolvente. Un aumento de la temperatura mejora la solubilidad de los lquidos y disminuye la de los gases.

La ley de Henry establece que a temperatura constante, la masa de gas disuelto en un lquido es directamente proporcional a la presin parcial que ejerce ese gas sobre el lquido.

Observa y analiza las siguientes infografas que te ayudarn a sintetizar y reforzar los contenidos de la unidad.

N2

O2Ar

FeC

Na+

H2O

Cl-

Glbulos rojosO2


1. www.ucm.es/info/diciex/programas/quimica/html/mezcla.htm

Sitioenelcualseprofundizanaspectossobrelaclasificacindelamateria.

2. http://medicina.usac.edu.gt/quimica/coloides/Coloides_1.htm

Pginaqueexponelasprincipalesdiferenciasentrelasdisoluciones,coloidesysuspensionesatravsdeejemplosyaplicaciones.

3. http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_ii/conceptos/conceptos_bloque_2_3.htm

Pginaqueresume,atravsdeejemplos,lasprincipalescaractersticasdelasmezclasqumicas.

4. www.educared.org/global/anavegar4/comunes/premiados/D/627/sulubilidad/index_solub.htm

Sitiodondepodrsencontrarmaterialdeapoyoconrespectoalascurvasdesolubilidaddediversassustanciasenmedioacuoso.

5. http://web.educastur.princast.es/ies/stabarla/paginas/disoluciones/JQuiz.htm

Pginadondepodrsevaluarenlneatusconocimientossobrelasolubilidad.

6. http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_ii/ejercicios/bl_2_ap_3_04.htm

Pginaquetepermitirevaluarenlneatusconocimientosconrespectoaloscontenidosdesarrolladosenlaunidad.

1. Brown,T.,Lemay,H.,Bursten,B.yMurphy,C.(2009).Captulos4y13.Qumica, la ciencia central.(11.ed.).CiudaddeMxico:PearsonEducacin.

2. Chang,R.(2007).Captulos4y13.Qumica.(9.ed.).CiudaddeMxico:McGraw-Hill.

3. Hein,M.(1992).Captulo15.Qumica.CiudaddeMxico:EditorialIberoamericana.

4. Petrucci,R.,Harwood,W.yHerring,F.(2003).Captulos5y14.Qumicageneral.(8.ed.).Madrid:PrenticeHall.

5. Whitten,K.,Davis,R.,Peck,M.yStanley,G.(2008).Captulo14.Qumica.(8.ed.).CiudaddeMxico:CengageLearningeditoresS.A.

Pginas webs sugeridas bibliografa adicional

Vitaminas solubles en grasas y en aguaLas vitaminas tienen estructuras qumicas nicas que determinan su solubilidad en diferentes tejidos del organismo. Por ejemplo, las vitaminas B y C son solubles en el agua de la sangre, mientras que las vitaminas A, D, E y K son solubles en disolventes apolares y en el tejido graso del cuerpo. Debido a su solubilidad en agua, las vitaminas B y C no se almacenan considerablemente en el organismo; por ello, es

necesario incluir en nuestra dieta diaria aquellos alimentos que contienen estas vitaminas. En contraste, las vitaminas solubles en grasas se almacenan en cantidades suficientes para evitar enfermedades asociadas a una deficiencia de vitaminas.

Fuente: Brown, T., Lemay, H., Bursten, B. y Murphy, C. (2009). Qumica, la ciencia central. (11. ed.). Ciudad de Mxico: Pearson Educacin. (Adaptacin).

Qumica 2. Medio

6 Organizacin del Texto del Estudiante

Habilidades procedimentales para trabajar en el taller de ciencias

Corresponde a la etapa inicial de cada Taller de ciencias. Incluye la observacin, recopilacin de datos y seleccin de antecedentes bibliogrficos de investigaciones relacionadas con el fenmeno u objeto de estudio.

En esta etapa se comunican de manera ordenada y sistematizada los resultados obtenidos en la investigacin. Se pueden emplear distintos modos, entre estos: informe cientfico, resumen, pster y afiche. Las proyecciones de una de investigacin permiten relacionar y extrapolar los resultados obtenidos con otras reas de estudio en las que es posible observar fenmenos similares.

Se obtienen a partir del anlisis de los resultados y permiten validar o rechazar la hiptesis planteada. Asimismo, establecer relaciones formales y generalidades a partir del fenmeno estudiado y de los datos registrados en la investigacin.

Consiste en analizar los resultados obtenidos en la investigacin a travs de su representacin en tablas, grficos o diagramas para encontrar patrones o tendencias en los datos.

Corresponde al diseo experimental que permitir validar la hiptesis planteada. Incluye la metodologa y los materiales necesarios para la ejecucin de este. Debe considerar la forma de medir y registrar los datos y la cantidad de rplicas necesarias del experimento.

Son explicaciones tentativas del fenmeno investigado planteadas en forma de proposiciones. Estas establecen relaciones entre dos o ms variables. Se apoyan en conocimientos organizados y sistematizados.

Pregunta que surge a partir de la observacin y de la revisin de los antecedentes. Debe plantearse de forma concreta y explcita, de manera que sea factible de ser puesta a prueba mediante la experimentacin. Adems, debe expresar la relacin entre dos o ms variables.

Antecedentes Pregunta de investigacin

Estrategias de contrastacin

Comunicacin y proyecciones de resultados

Anlisis e interpretacin de evidencias

Hiptesis

Conclusiones

Las actividades de investigacin cientfica presentes en el texto tienen como propsito promover habilidades y procedimientos cientficos que intervienen en toda investigacin. En cada Taller de ciencias se distinguen las siguientes etapas:

Organizacin del Texto del Estudiante

Qumica 2. Medio 7

caPTulo conTenidos Taller de ciencias snTesis y evaluacin laBoraTorio

I. Caractersticas de las disoluciones

1. Qu es una mezcla? .................................................................................162. Las disoluciones qumicas ..................................................................18

Los electrolitos y la conductividad elctrica ........22 Captulo I ............................ 24

Laboratorio 1 ......... 26Laboratorio 2 ......... 27

II. Solubilidad en disoluciones qumicas

1. Qu es la solubilidad? ................................................... 282. Factores que afectan la solubilidad ........................... 303. Tcnicas de separacin de mezclas ........................... 34

Captulo II ...........................36Laboratorio 3 .........38Laboratorio 4 ......... 39


12

16

28

evaLuaC

in diagnstiCa

14

1Unidad

I. Unidades de concentracin

1. Nmero de Avogadro: concepto de mol ................. 522. Definicin de concentracin ........................................ 543. Conversin de unidades de concentracin ............ 604. Unidades de concentracin

para disoluciones diluidas ............................................. 62

Captulo I ............................64Laboratorio 1 .........66Laboratorio 2 ......... 67

II. Preparacin de disoluciones de concentracin definida

1. Preparacin de disoluciones molares ....................... 682. Efectos de la concentracin sobre

la actividad de una disolucin ..................................... 75

Preparacin de suerofisiolgico ...................................73

Captulo II ........................... 76Laboratorio 3 ......... 78Laboratorio 4 ......... 79

III. Propiedades coligativas

1. Qu son las propiedades coligativas? ..................... 802. Aplicaciones de las propiedades coligativas .......... 85

Comprobando el descenso del punto de congelacin del agua ......................................86

Captulo III ..........................88Laboratorio 5 .........90Laboratorio 6 ......... 91

IV. Osmosis

1. Qu es la osmosis? .......................................................... 922. La presin osmtica ........................................................ 943. Propiedades coligativas

de disoluciones de electrolitos .................................... 98

Reconociendo el fenmeno de la osmosis ...................................95

Captulo IV ........................100Laboratorio 7 .......102Laboratorio 8 .......103

Propiedades de las disoluciones qumicas

48

52

80

68

92

evaLuaC

in diagnstiCa

50

2Unidad

Evaluacin de sntesis 1 112

Qumica 2. Medio

8 ndice


I. Caractersticas de las disoluciones

1. Qu es una mezcla? .................................................................................162. Las disoluciones qumicas ..................................................................18

Los electrolitos y la conductividad elctrica ........22 Captulo I ............................ 24

Laboratorio 1 ......... 26Laboratorio 2 ......... 27

II. Solubilidad en disoluciones qumicas

1. Qu es la solubilidad? ................................................... 282. Factores que afectan la solubilidad ........................... 303. Tcnicas de separacin de mezclas ........................... 34

Captulo II ...........................36Laboratorio 3 .........38Laboratorio 4 ......... 39

sntesis

evaLu

aCin finaL

aCtu

aLidad

40 42 46

sntesis

evaLu

aCin finaL

aCtu

aLidad

104 106 110

I. Unidades de concentracin

1. Nmero de Avogadro: concepto de mol ................. 522. Definicin de concentracin ........................................ 543. Conversin de unidades de concentracin ............ 604. Unidades de concentracin

para disoluciones diluidas ............................................. 62

Captulo I ............................64Laboratorio 1 .........66Laboratorio 2 ......... 67

II. Preparacin de disoluciones de concentracin definida

1. Preparacin de disoluciones molares ....................... 682. Efectos de la concentracin sobre

la actividad de una disolucin ..................................... 75

Preparacin de suerofisiolgico ...................................73

Captulo II ........................... 76Laboratorio 3 ......... 78Laboratorio 4 ......... 79

III. Propiedades coligativas

1. Qu son las propiedades coligativas? ..................... 802. Aplicaciones de las propiedades coligativas .......... 85

Comprobando el descenso del punto de congelacin del agua ......................................86

Captulo III ..........................88Laboratorio 5 .........90Laboratorio 6 ......... 91

IV. Osmosis

1. Qu es la osmosis? .......................................................... 922. La presin osmtica ........................................................ 943. Propiedades coligativas

de disoluciones de electrolitos .................................... 98

Reconociendo el fenmeno de la osmosis ...................................95

Captulo IV ........................100Laboratorio 7 .......102Laboratorio 8 .......103


ndice

Qumica 2. Medio 9


I. Importancia del tomo de carbono

1. Qu es la Qumica orgnica? .....................................1182. Caractersticas del tomo de carbono ................... 1203. Los hidrocarburos .......................................................... 1254. Nomenclatura de los hidrocarburos ........................ 128

La estructura del benceno .............................127 Captulo I ..........................134

Laboratorio 1 .......136Laboratorio 2 .......137

II. Isomera en los compuestos orgnicos

1. Qu son los ismeros? ............................................... 1382. Ismeros estructurales .................................................1403. Estereoisomera ............................................................. 1424. La actividad ptica .........................................................144

Los enantimeros y la actividad ptica ................ 148

Captulo II .........................150Laboratorio 3 .......152Laboratorio 4 .......153

Qumica orgnica

114

118

138

evaLuaC

in diagnstiCa

116

3Unidad

I. Compuestos orgnicos oxigenados

1. Cules son los compuestos orgnicos oxigenados? .................................................168

2. Caractersticas y aplicaciones de los alcoholes y teres .............................................. 170

3. Caractersticas y aplicaciones de aldehdos y cetonas ................................................. 174

4. Caractersticas y aplicaciones de los cidos carboxlicos y steres ......................... 176

5. Compuestos orgnicos oxigenados de importancia biolgica ............................................180

Captulo I ..........................184Laboratorio 1 .......186Laboratorio 2 .......187

II. Compuestos orgnicos nitrogenados

1. Cules son los compuestos orgnicos nitrogenados? .............................................188

2. Caractersticas y aplicaciones de las aminas y amidas .................................................190

3. Molculas nitrogenadas de importancia biolgica .................................................194

4. Otros compuestos orgnicos nitrogenados .........200

Descubrimiento de los aminocidos esenciales ......198


Diversidad de compuestosorgnicos

164

168

188

evaLuaC

in diagnstiCa

166

4Unidad



Solucionario 224

ndice temtico 238

Agradecimientos 240

Qumica 2. Medio

10 ndice


I. Importancia del tomo de carbono

1. Qu es la Qumica orgnica? .....................................1182. Caractersticas del tomo de carbono ................... 1203. Los hidrocarburos .......................................................... 1254. Nomenclatura de los hidrocarburos ........................ 128

La estructura del benceno .............................127 Captulo I ..........................134

Laboratorio 1 .......136Laboratorio 2 .......137

II. Isomera en los compuestos orgnicos

1. Qu son los ismeros? ............................................... 1382. Ismeros estructurales .................................................1403. Estereoisomera ............................................................. 1424. La actividad ptica .........................................................144

Los enantimeros y la actividad ptica ................ 148


sntesis

evaLu

aCin finaL

aCtu

aLidad

154 156 160

sntesis

evaLu

aCin finaL

aCtu

aLidad

206 208 212

I. Compuestos orgnicos oxigenados

1. Cules son los compuestos orgnicos oxigenados? .................................................168

2. Caractersticas y aplicaciones de los alcoholes y teres .............................................. 170

3. Caractersticas y aplicaciones de aldehdos y cetonas ................................................. 174

4. Caractersticas y aplicaciones de los cidos carboxlicos y steres ......................... 176

5. Compuestos orgnicos oxigenados de importancia biolgica ............................................180

Captulo I ..........................184Laboratorio 1 .......186Laboratorio 2 .......187

II. Compuestos orgnicos nitrogenados

1. Cules son los compuestos orgnicos nitrogenados? .............................................188

2. Caractersticas y aplicaciones de las aminas y amidas .................................................190

3. Molculas nitrogenadas de importancia biolgica .................................................194

4. Otros compuestos orgnicos nitrogenados .........200

Descubrimiento de los aminocidos esenciales ......198




Solucionario 224

ndice temtico 238

Agradecimientos 240

ndice

Qumica 2. Medio 11

UNIDAD 1


En la naturaleza es inusual encontrar sustancias puras o aisladas. En general, lo que observamos a nuestro alrededor est constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia. Por ejemplo, el aire que respiramos, que es una mezcla de varios gases; las aleaciones metlicas, que empleamos para elaborar utensilios de cocina, y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y renen distintas sustancias dentro de su composicin.

Qu otras mezclas puedes reconocer en las fotografas?, qu componentes contienen?

Qu estados de la materia puedes identificar en las mezclas que observas en la imagen?

Cmo clasificaras las mezclas que identificaste? Fundamenta si son mezclas homogneas o heterogneas.


Lo que

aprend

er


Observar y describirActividAd iniciAl

En nuestro diario vivir solemos combinar diferentes sustancias para obtener mezclas. Cmo podemos saber si se trata de mezclas homogneas o heterogneas? Junto con un compaero o compaera, consigan los siguientes materiales: cuatro tubos de ensayo, gradilla, tres cucharas, gotario, alcohol, agua, jugo en polvo, sal y harina.

Siguiendo las instrucciones de tu profesor o profesora, realicen el procedimiento descrito y respondan las preguntas propuestas.

1. Numeren los cuatro tubos de ensayo y luego agreguen, en cada uno, agua hasta la mitad de su capacidad.

2. Al tubo uno, agreguen un tercio de cucharada de jugo en polvo; al tubo dos, un tercio de cucharada de sal; al tubo tres, un tercio de cucharada de harina, y al tubo cuatro, treinta gotas de alcohol. Observen.

3. Agiten cada uno de los tubos y dejen reposar sobre una gradilla por veinte minutos. Luego, respondan brevemente las siguientes preguntas:

a. Qu ocurri en cada caso cuando se agreg la sustancia en estudio?

b. Describan y comparen sus observaciones durante la agitacin de las mezclas y finalizado el tiempo de reposo.

c. Qu mezclas resultaron ser homogneas y cules heterogneas? Fundamenten.



(pginas 16-27)

Distinguir, en materiales y objetos cotidianos, la existencia de sustancias puras, mezclas homogneas y heterogneas.


Clasificar las disoluciones segn el estado fsico de sus constituyentes, la proporcin de sus componentes y la conductividad elctrica que presentan.

Comprender el fenmeno de la solubilidad en las disoluciones.

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones.

Describir algunos mtodos de separacin de los componentes de una mezcla.(pginas 28-39)

Unidad 1

A

A

B

B

C

C

Sal de mesa

Agua y aceite

Perfume

Agua y arenaAgua y sal


Evaluacin diagnstica

I. Conceptos

1. Observa las siguientes imgenes y, luego, responde las preguntas planteadas.

Plata

a. Sustancia puraSustancia constituida por dos o ms elementos unidosqumicamente en proporciones definidas.

b. Elemento Materia que contiene dos o ms sustancias que pueden encontrarse en cantidades variables.

c. Compuesto Materia que tiene una composicin fija y propiedades bien definidas.

d. Mezcla Materia que presenta un aspecto uniforme y la misma composicin dentro de toda la muestra.

e. Mezcla homogneaSustancia que no puede separarse por mtodos qumicos en entidades ms simples.

f. Mezcla heterognea Materia que presenta dos o ms fases fsicamente distintas.

3. Relaciona cada uno de los trminos con la definicin correspondiente.

a. Clasifica los materiales como sustancia pura o mezcla segn corresponda. Explica el criterio que utilizaste.

b. Clasifica la o las mezclas que identificaste en homognea o heterognea. Fundamenta.

c. Nombra al menos tres ejemplos de sustancias puras que reconozcas en tu entorno cotidiano.

2. A continuacin se muestra una serie de fotografas que corresponden a diferentes mezclas. Clasifcalas como mezclas homogneas o heterogneas.

A B C


II. Procedimientos

1. Un grupo de estudiantes prepararon caramelo casero. Primero, mezclaron azcar y agua dentro de una olla. Luego, calentaron la mezcla, tal como se observa en la siguiente secuencia de fotos:

a. Cul de las sustancias se comporta como soluto y cul como disolvente en la primera etapa del proceso?

b. Cmo clasificaras el caramelo: mezcla o sustancia pura? Justifica.

c. Cul es el principal factor que acta en el proceso de preparacin del caramelo? Fundamenta.

2. Un qumico realiz tres ensayos en su laboratorio. Para ello utiliz agua destilada y cloruro de sodio (sal comn). En el primer ensayo calent 600 mL de agua en un vaso de precipitado y registr la temperatura cada cuatro minutos. En el segundo ensayo disolvi 50 g de sal en 550 mL de agua y, del mismo modo, calent la mezcla. Finalmente, en la tercera experiencia repiti el procedimiento: calent una mezcla de 100 g de sal disueltos en 500 mL de agua. Los valores de temperatura medidos en cada ensayo se resumen en la siguiente tabla.

a. En cul de los ensayos se utiliz una sustancia pura? Fundamenta tu respuesta.

b. Qu cambios presenta el agua a medida que aumenta la cantidad de sal disuelta?

c. Por qu en los ensayos 2 y 3, a los doce minutos, las temperaturas alcanzan valores superiores al punto de ebullicin del agua?

Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

Tiempo (min) Temperatura (C) Temperatura (C) Temperatura (C)

0 16,5 16,5 16,5

4 18,0 56,5 93,6

8 78,0 73,7 102,6

12 99,8 102,9 103,4

Materia

Mezclas

Sustancias puras

Mezclas heterogneas (agua y aceite, madera)

Mezclas homogneas (agua de mar, aire, gasolina)

Elementos(oxgeno, oro, hierro)

Compuestos(sal, bicarbonato de sodio,

azcar)

Captulo


Toda muestra de materia se clasifica como sustancia pura o como mezcla. El jugo de naranja envasado es una mezcla que contiene agua, fibras de pulpa y diversas sustancias qumicas naturales, as como aditivos qumicos, segn el proceso de fabricacin. En este captulo describiremos en qu consisten las mezclas; en particular, abordaremos las mezclas homogneas conocidas como disoluciones.

1. Qu es una mezcla?Cuando se juntan dos o ms sustancias diferentes, ya sean elementos o compuestos, en cantidades variables y que no se combinan qumicamente, hablamos de mezclas. La materia que nos rodea, en su gran mayora, corresponde a mezclas de diferentes sustancias, como por ejemplo, el agua de mar, la tierra y el aire. Las mezclas estn formadas por una sustancia que se encuentra en mayor proporcin llamada fase disper-sante; y otra u otras, en menor proporcin denominada fase dispersa.

1.1 Tipos de mezclasLas mezclas no tienen siempre la misma composicin, propiedades o apariencia debido a que la distribucin de sus componentes vara dentro de la misma. De acuerdo con el tamao de las partculas de la fase dispersa, las mezclas pueden ser clasificadas como homogneas o heterogneas. En las mezclas homogneas, sus componentes se encuen-tran mezclados uniformemente, formando una sola fase; en cambio, en las mezclas heterogneas, los componentes no estn mezclados uniformemente, formando varias fases. El siguiente esquema resume la clasificacin de la materia desde el punto de vista qumico:

Caractersticas de las disoluciones

Clasificacin de la materia

Clasifica las siguientes sustancias como mezcla homognea, elemento o compuesto segn corresponda.

a. Alcohol de quemar

b. Aluminio

c. Glucosa

ClasificarActividAd 1

d. Suero fisiolgico

e. Helio e hidrgeno

i

Disolucin SuspensinColoide



Como pudiste constatar en el esquema anterior, existen dos tipos de mezclas: las heterogneas y las homogneas. Entre las mezclas heterogneas existen las llamadas suspensiones, y como un estado intermedio entre las mezclas heterogneas y homog-neas, debemos incluir a los coloides.

Suspensiones: Mezclas heterogneas cuya fase dispersa es un slido, y su fase dispersante, un lquido. El dimetro de las partculas slidas en una suspensin es mayor a 1 10-5 cm. En estas mezclas, la fuerza de gravedad domina sobre las interacciones entre las partculas, provocando la sedimentacin de estas y observndose claramente dos fases.

Coloides: Mezclas las cuales la fase dispersante es insoluble en la fase dispersa. Es decir, no se distribuyen uniformemente en el medio y, por tanto, forman dos o ms fases. Las partculas coloidales presentan dimetros que se encuentran en el rango 1 10-5 a 1 10-7 cm. Estas mezclas presentan una propiedad ptica llamada efecto Tyndall (ver imagen al costado), en honor al cientfico britnico John Tyndall, que consiste en la difraccin de los rayos de luz que pasan a travs de un coloide. Este efecto se puede observar, por ejemplo, cuando la luz emitida por los focos de los vehculos pasa a travs de la neblina, o cuando los rayos del sol pasan a travs de las partculas de polvo suspendidas en el aire.

En esta unidad estudiaremos las mezclas homogneas, conocidas comnmente como disoluciones qumicas. Las partculas de las disoluciones son muy pequeas; por ello se observa una sola fase fsica. El dimetro de las partculas en una disolucin es aproximadamente 1 10-8 cm. La siguiente figura nos permite comparar el tamao que tienen las partculas en las disoluciones, coloides y suspensiones.

Propiedad Coloides Suspensiones

Dimetro de la partcula

1 10-5 - 1 10-7 cmMayor a 1 10-5 cm

Homogeneidad En el lmite Heterognea

Accin de la gravedad

Puede sedimentar Sedimenta

Tcnica de separacin

Extraccin Filtracin

EjemplosAlbmina, fibringeno

Glbulos rojos, glbulos blancos

Tabla 1. Propiedades de coloides y suspensiones

Tamao de las partculas de la fase dispersa

La ilustracin nos permite comparar el tamao que tienen las partculas en las disoluciones, coloides y suspensiones.

Las partculas suspendidas en una mezcla, ya sea coloide o suspensin, dispersan la luz. Las disoluciones, en cambio, no dispersan la luz: son transparentes.

BiologA



2. Las disoluciones qumicasLas disoluciones o soluciones qumicas son mezclas homogneas, las cuales se componen de un soluto (fase dispersa) y un disolvente (fase disper-sante). Aquellas disoluciones donde el disolvente es agua se denominan disoluciones acuosas. Estas son muy importantes desde el punto de vista qumico, ya que el agua es capaz de disolver un gran nmero de sustancias. Por ejemplo, el suero fisiolgico es una disolucin acuosa constituida por diferentes sustancias; entre ellas, el cloruro de sodio.

2.1 El proceso de disolucinUn aspecto importante en el proceso de formacin de una disolucin es el de las atracciones intermoleculares que mantienen unidas a las molculas en lquidos y slidos. Cuando una sustancia (soluto) se disuelve en otra (disolvente), las partculas del primero se dispersan de manera uniforme en el disolvente, proceso que puede ser acelerado mediante la agitacin de la mezcla. Las partculas del soluto ocupan posiciones que estaban pobladas por molculas del disolvente; esto se lleva a cabo en tres etapas, tal como se puede visualizar en la siguiente figura:


Disolvente: Sustancia que est presente en mayor cantidad en una disolucin.

1. Se produce la separacin de las partculas del disolvente.

2. Luego, las partculas del soluto comienzan a disociarse dentro del disolvente.

3. Finalmente, las molculas del disolvente y del soluto se mezclan, formando la disolucin. Las etapas 1 y 2 requieren de energa para romper las fuerzas de atraccin intermoleculares.

Conexin con...

El agua es un lquido de gran importancia debido a que es el medio en el cual se desarrollan los procesos vitales. Todos los seres vivos contienen agua y, por lo general, es el componente celular ms abundante; su proporcin oscila entre un 60 y un 90 %. La mayora de las sustancias qumicas estn disueltas en agua; adems, en su rol de disolvente, permite el desarrollo de importantes reacciones qumicas en el organismo.

Disolvente

Soluto

Segunda etapa

Tercera etapa

Disolucin

Primera etapa

Conceptos clave

AD

B

E

C

F



2.2 Tipos de disolucionesLas disoluciones qumicas se pueden clasificar atendiendo a los siguientes criterios: el estado fsico de sus componentes, la proporcin de los componentes y la conductividad elctrica que presentan.

A. Estado fsico de sus componentes

Los constituyentes que conforman una disolucin no siempre se encuentran en el mismo estado fsico, por lo que pueden existir diferentes tipos de disoluciones, tal como se seala en la tabla 2.

Tabla 2. Ejemplos de disoluciones soluto-disolvente segn su estado fsico

Estado de la disolucin

Estado del disolvente

Estado del soluto Ejemplo

Gas Gas Gas Aire

Lquido Lquido Gas Oxgeno en agua

Lquido Lquido Lquido Alcohol en agua

Lquido Lquido Slido Sal en agua

Slido Slido Gas Hidrgeno en paladio

Slido Slido Lquido Mercurio en plata

Slido Slido Slido Plata en oro

Seala el estado fsico del soluto y del disolvente, respectivamente, en cada uno de los siguientes casos:

Fuente: Brown, T., Lemay, H., Bursten, B. y Murphy, C. (2009). Qumica, la ciencia central. (11.a ed.). Ciudad de Mxico: Pearson Educacin.

Interactividad

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Química 2º media

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