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U1 T2. Elementos, compuestos y mezclas
Actividad de Lectura
¿Sabes cuánto pesa el alma? Una curiosa leyenda dice que, cuando morimos, perdemos 21 gramos y que esa medida corresponde al alma que se separa de nuestro cuerpo cuando fallecemos. Esta creencia surgió en 1907 cuando a un macabro médico, Duncan Macdougall, le dio por pesar a la gente en estado de agonía antes de morir. Estos experimentos difícilmente pueden ser considerados científicos, y a pesar de que los resultados variaron considerablemente de 21 gramos, dentro de la cultura popular esta cifra se ha convertido en sinónimo de la medida de la masa del alma. Hasta ha dado titulo a una película en 2003, "21 gramos" , en la que intervienen entre Wikipedia otros: Sean Penn, Naomi Watts y Benicio Del Toro. Si quieres ver el "trailer" de la película, pulsa en el botón de más abajo.
Precisamente eso, los " entes inmateriales ", es lo que no vamos a estudiar, sino que estudiaremos la materia. Todos los objetos que podemos percibir con nuestros sentidos están hechos de materia: el aire que respiramos, el libro que leemos, los alimentos que tomamos, el agua del mar, etc.
Wikimedia . Cristian Ordenes. CC.
Materia es todo aquello que tiene masa y se encuentra en algún lugar que podemos precisar, es decir, que tiene un determinado volumen. Por ello, para demostrar que algo existe y es material, basta con
indicar su masa y su volumen.
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Actividad
Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen .
Como ya has visto en el tema anterior, la materia está constituida por átomos, precisamente, su masa se debe a la de los átomos que la forman. En este tema veremos cómo se encuentra la materia en la naturaleza y cómo podemos clasificarla. Aprenderás a diferenciar los elementos, los compuestos y las mezclas. En la siguiente galería de imágenes aparecen varios sistemas materiales que aprender a distinguir y clasificar correctamente, pero eso será más adelante.
Cristales de oro . Wikimedia .
Agua y hielo . Fotolibre.org . Tat. Licencia
Alchemist.hp. Licencia CC.
Café con leche
deberás
. Wikimedia . J.M.
Pérez. Licencia CC.
CC.
AV - Pregunta de Elección Múltiple
Entre los siguientes sistemas se ha "colado" uno que no es material, ¿podrías indicar cuál es?
Una imagen religiosa.
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Un programa del ordenador (por ejemplo, el procesador de textos).
El Sistema Solar.
Una nube.
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1. Cómo se encuentra la materia en la naturaleza
Pre-conocimiento
¿Sabes cuál es la sustancia más abundante que se observa en la fotografía?, ¿el hielo?, ¿el agua?, ¿acaso el vapor de agua? Muy buena pregunta, y seguro que has dado la respuesta correcta, pues como sabes, el hielo es agua sólida y también hay agua en estado gaseoso en la atmósfera. Pues es muy difícil encontrar una sustancia que esté, de forma natural, en los tres estados de agregación. A Iceberg en Flickr . Licencia CC las temperaturas que nosotros vivimos (digamos que entre -10ºC y 40ºC), la mayoría de las sustancias o están en estado sólido, o en estado líquido, o en estado gaseoso... salvo el agua, claro, la sustancia más abundante en nuestro planeta. En realidad, nada "es" sólido, líquido o gaseoso. Como el agua, todas las sustancias pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso... según la temperatura a la que se encuentren .
Como ya sabes, la materia la podemos encontrar en tres sólido , líquido y gaseoso .
estados de agregación :
Las características de cada uno de los estados de agregación se pueden explicar basándonos en la interacción entre las partículas que los constituyen:
En los líquidos las fuerzas En los gases apenas hay entre las partículas son fuerzas entre las más intensas que en los partículas y por eso éstas gases, por eso se se mueven libremente. mantienen unidas, pero
En los sólidos, las fuerzas entre las partículas son muy intensas, tanto, que prácticamente no pueden moverse, y tan solo 08/07/2013 14:52
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conservan una gran vibran. libertad de movimiento.
Pre-conocimiento
¿Sabías que el plasma es el cuarto estado de agregación de la materia? Cuando un gas se calienta hasta una temperatura muy elevada los electrones pueden escapar de sus órbitas alrededor del núcleo del átomo. Cuando los electrones ya no están atrapados en sus órbitas alrededor del núcleo, tenemos el estado de plasma. Esto es cuando un gas se convierte en un montón de electrones que se han escapado de la fuerza del núcleo, y los iones que están cargados positivamente, porque han perdido uno o más electrones.
Lampara de plasma . imagen de dominio público.
Si bien en nuestro planeta es un estado poco frecuente, la mayoría de la materia en el Universo se encuentra en el estado de plasma. Esto es porque las estrellas, que son tan calientes que sólo pueden existir en estado de plasma, forman una gran parte de la materia del Universo.
Actividad
Que una sustancia esté en un estado de agregación u otro depende de cómo estén unidas entre sí las partículas que la forman y de lo rápido que se estén moviendo. Lo primero depende del tipo de partículas de las que esté hecho el cuerpo, es decir, de la sustancia concreta de que se trate. Lo segundo depende la que esté.
de la temperatura a
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Si el Termómetro . estado Imagen de dominio público. de
Calentamiento del agua en educaplus.org . Licencia CC
agregación en que se encuentra una sustancia depende de la temperatura, si aumentamos la temperatura lo suficiente, lograremos que cambie de estado. Observa la animación de la derecha, se trata de un recipiente que contiene unos cubitos de hielo y que calentaremos lo suficiente. Pulsa el botón comenzar y observa atentamente.
Actividad
Actuando sobre la temperatura, es decir, calentando o enfriando, podemos lograr que las sustancias cambien de estado. Llamamos: Punto de fusión a la temperatura a la que ocurre el paso de sólido a líquido.
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file:///C:/Users/Belen/Desktop/AGREGA/PAC_QU/PAC_QU_U1_Co... el líquido pasa a gas.
Cambios de estados . Imagen de dominio público.
En la gráfica se representa la variación de la temperatura de una sustancia con el tiempo. Responde a las siguientes preguntas:
a) ¿Es una gráfica de enfriamiento o de calentamiento? ¿Por qué? b) ¿Cuál es la temperatura de fusión? c) ¿Cuál es la temperatura de ebullición? d) ¿En qué estado de agregación se encuentra a 25ºC? e) ¿Cuál es su estado de agregación inicial?
Pre-conocimiento Muchas veces el lenguaje nos confunde si no sabemos entenderlo bien. ¿Es lo mismo decir "el agua se evapora a 100ºC" que decir "el agua hierve a 100ºC"?
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file:///C:/Users/Belen/Desktop/AGREGA/PAC_QU/PAC_QU_U1_Co... nubes se evapora desde el mar, los ríos, los lagos,... ¿acaso el mar, los ríos, los lagos están a 100ºC? Evidentemente no. El agua se evapora a cualquier temperatura, pero sólo hierve (ebulle) a 100ºC , cuando está a su temperatura de ebullición. ¿Y cómo es eso? La temperatura está relacionada con la velocidad media de las moléculas; a una temperatura dada, no todas las moléculas se mueven igual de deprisa, las hay más lentas que la media y las hay más rápidas que la media. Siempre habrá alguna molécula "listilla" de la superficie de un líquido, que corra lo suficiente como para poder escapar de sus vecinas y pasar a ser una molécula de gas. Por eso, los líquidos se evaporan a cualquier temperatura .
Debido a esto, para evitar confusiones, llamamos evaporación al paso de agua líquido a agua gas Evaporación . Licencia CC que se produce a cualquier temperatura en la superficie del líquido, y ebullición , al cambio de estado que se produce en cualquier zona del agua a temperatura constante (100ºC, si la presión es 1 atmósfera). De manera general, llamamos vaporización al cambio de estado de líquido a gas, por tanto, hay dos tipos de vaporización, la evaporación y la ebullición. También de la superficie de los sólidos "se escapan" moléculas y pasan a ser moléculas de gas. Piensa si no cómo puede ser que olamos un sólido o que la bola de alcanfor (naftalina) que ponemos en el armario "desaparezca" al cabo de cierto tiempo.
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Qué
tipos
de
cambios
puede
experimentar
Pre-conocimiento
¿Sabes cuál es la diferencia entre los procesos físicos y los químicos? Conocer en qué consisten estos procesos te va a ser de gran utilidad para comprender bien el apartado siguiente: Cómo podemos diferenciar y clasificar la materia .
Combustión de unas velas Flickr
Onicófago. Licencia CC.
Vas a entender fácilmente la diferencia entre transformación física y química con algunos ejemplos: En el apartado anterior hemos visto que la materia se puede presentar en estado sólido, líquido y gas, y que la diferencia entre éstos es la libertad con que se mueven las partículas. Por tanto, cuando se produce un cambio de estado las partículas que forman la materia son las mismas, sólo que se mueven con más o menos libertad. Cuando encendemos una bombilla, los electrones del filamento de wolframio se ponen en movimiento y chocan contra los átomos haciendo que el filamento se caliente y emita luz, pero las partículas del filamento no cambian, siguen siendo átomos de wolframio.
Los cambios de estado y la electricidad son transformaciones o procesos físicos , porque no afectan a las partículas que forman la materia.
Wikimedia . Arnoldius. Licencia CC
Puente oxidado CNICE
En cambio, cuando quemamos una hoja de papel, encendemos una vela o cuando se oxida un objeto de hierro, sus partículas cambian al combinarse con el oxígeno de la atmósfera, y se obtienen sustancias distintas a las iniciales.
La combustión y la oxidación son transformaciones o procesos químicos , porque las partículas que forman la materia se ven afectadas .
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Importante
Transformaciones físicas . Son aquellos cambios que no afectan a las partículas que forman un cuerpo. Los cambios de estado (fusión, ebullición, etc), la imanación, la disolución, etc; son transformaciones físicas.
Transformaciones químicas . Son aquellos cambios en los que las sustancias que intervienen se convierten en nuevas sustancias. Dichos cambios son producidos por la electricidad, el calor, la luz, etc.
AV - Pregunta de Selección Múltiple
Indica cuáles de los siguientes cambios son transformaciones físicas:
Combustión de una vela.
Deformación de un muelle.
Imanación de un trozo de hierro.
Ennegrecimiento de un anillo de plata.
Secado de la ropa.
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Cómo
podemos
diferenciarla
y
clasificarla Podemos clasificar la materia observando cómo responde al tratamiento por procedimientos físicos y químicos:
Wikimedia . H. Cowper. Licencia CC.
¿Qué harías para separar los ingredientes de una ensalada? Lo más lógico es que uses el tenedor y apartes mecánicamente los ingrediente uno a uno, por ejemplo: primero la lechuga, después el tomate, seguidamente las aceitunas, etc. Este procedimiento no modifica las partículas que forman los distintos componentes de la ensalada y es, por tanto, una transformación física. Por eso decimos que la ensalada es una mezcla de sustancias, porque podemos separar sus componentes por procedimientos físicos.
Cualquier material que estudiemos o es una mezcla o es una sustancia pura. A diferencia de las mezclas, las sustancias puras no se pueden descomponer en otras sustancias por procedimientos físicos.
Importante
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file:///C:/Users/Belen/Desktop/AGREGA/PAC_QU/PAC_QU_U1_Co... procedimientos físicos.
Sustancia pura . Materia que no se puede separar en otras sustancias por procedimientos físicos.
Si te fijas en la fotografía de la derecha, enseguida te das cuenta de que se trata de una mezcla de agua y aceite. Observas dos partes claramente diferenciadas que presentan propiedades distintas (color, sabor, densidad,...). A las mezclas, como el agua y el aceite, o la ensalada, que no presentan el mismo aspecto en todas sus zonas, las denominamos mezclas heterogéneas . En cambio, si disuelves una cucharada de azúcar en un vaso con agua, obtienes una mezcla que presenta las mismas características en todas sus zonas y no puedes distinguir, ni a simple vista ni con un microscopio, las partículas de azúcar disueltas. A las mezclas que presentan un aspecto uniforme, como el azúcar disuelto en agua, las llamamos mezclas homogéneas o disoluciones .
Flickr . Bitjungle. C
Importante
Mezcla homogénea o disolución . Mezcla que presenta un aspecto uniforme a simple vista o a través del microscopio.
Mezcla heterogénea . Mezcla que no presenta un aspecto uniforme a simple vista o a través del microscopio.
Aunque la mayoria de los materiales que usamos en nuestra vida cotidiana son mezclas, podemos encontrar algunos ejemplos de sustancias puras en nuestros hogares: el agua destilada que utilizamos para planchar, la sal de cocina, el papel de aluminio, un anillo de oro o de plata, etc. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos .
Llamamos compuesto a toda sustancia pura que se puede descomponer en otras mediante procedimientos químicos. El agua es un compuesto porque se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno si le hacemos pasar una corriente electríca (electrólisis). Llamamos elemento a toda sustancia pura que no se puede descomponer en otras por procedimientos químicos. El hidrógeno y el oxígeno no se descomponen por procedimientos químicos en otras sustancias más sencillas y son, por tanto, elementos químicos.
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Importante
Compuesto . Es una sustancia pura que se puede descomponer en otras por procedimientos químicos ordinarios.
Elemento . Es aquella sustancia pura que no se puede descomponer en otras mediante procedimientos químicos ordinarios.
Electrólisis del agua
AV - Pregunta de Selección Múltiple
Indica cuáles de las siguientes sustancias son mezclas:
Cobre
Aceite de oliva
Granito
Agua de mar
Azúcar
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4. Mezclas. Cómo podemos separar sus componentes
Recuerda Una mezcla es un sistema material del que se pueden separar distintos componentes, utilizando procedimientos físicos. Estos procedimientos físicos aprovechan alguna propiedades que diferencia a los componentes, como pueden ser, el estado de agregación, la densidad, el punto de fusión, el de ebullición, etc... Las siguientes imágenes se corresponden con algunos procesos de separación:
Cromatografía. Natrij. CC
Wikipedia .
Criba.
Wikimedia . USAID Guinea.
Extracción. Wikimedia . CC
CC.
En los apartados siguientes estudiaremos los procedimientos físicos que se utilizan para separar los componentes de mezclas heterogéneas y de mezclas homogéneas.
Actividad de Lectura
Los nombres de los principales procedimientos de separación de los componentes de una mezcla son: criba, decantación, separación magnética, filtración, extracción, centrifugación, evaporación, cristalización, destilación, cromatografía, etc. En el siguiente vídeo se explican algunos de estos métodos.
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Indica el mejor procedimiento para separar una mezcla heterogénea formada por un sólido y un líquido:
Cristalización
Filtración
Destilación
Separación magnética
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4.1. Mezclas heterogéneas
Recuerda En una mezcla heterogénea se pueden distinguir a simple vista o con el microscopio los distintos componentes que tiene, incluso pueden estar en distinto estado de agregación.
Flickr . Lippincott.
¿Que harías para separar una mezcla de agua y arena? Seguro que lo primero que se te ocurre es usar un filtro que deje pasar el agua y que no pueda ser atravesado por los granos de arena. Has pensado en este procedimiento porque sabes que el agua y la arena presentan estados de agregación diferentes. Todos los métodos de separación de mezclas se basan en lo mismo, en aprovechar las diferencias que presentan los distintos componentes en relación con alguna propiedad, como puede ser, el estado de agregación, tamaño, densidad, solubilidad, etc. En la siguiente tabla se recogen algunos de ellos:
PROCEDIMIENTO ESTADO DIFERENCIA FUNDAMENTO
EJEMPLOS Para separar una mezcla de arena y agua la filtramos.
Sólidolíquido Filtración
Sólidogas
Estado de agregación
Líquidogas
Decantación
LíquidoDensidad líquido
Uno de los componentes no puede atravesar los poros de un filtro por el tamaño de sus partículas.
Utilizando un embudo de decantación podemos separar dos líquidos inmiscibles.
El polvo se separa del aire en el fíltro del aparato del aire acondicionado. El filtro de la boquilla de los cigarrillos separa parte del alquitrán y de la nicotina del tabaco.
Separación de agua y aceite.
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En las siguientes imágenes puedes ver como se produce la filtración a escala Separación microscópica; Con un un embudo que utiliza el vacío para que la filtración seaimán más rápida;de unlatas embudo del de decantación para separar líquidos que no se mezclan; y un electroimán resto utilizado en se separan de una central de tratamiento de residuos sólidos, para separar las latas del resto. SólidoSeparación sólidos
Magnetismo
residuos sólidos en las plantas de reciclado.
magnética
sólido
Disolución selectiva
Se separa de la mezcla por disolución y SólidoSeparación Solubilidad filtración el sólido de arena y sal. componente Wikimedia . Flickr . Teofolio. soluble en un Dominio Público. www.paisajelimpio.com disolvente.
magnéticos de los que no lo son.
Sugiere un método para separar los componentes de una mezcla formada por arena, agua y aceite.
Curiosidad
Wikimedia . C. Bauer
Los COLOIDES son un caso particular de mezclas heterogéneas. En ellos las partículas del componente que se encuentra en menor proporción son muy pequeñas, y no se ven a simple vista. Muchos de los productos que utilizamos diariamente son coloides: las espumas, las gelatinas, los geles de baño, la salsa de tomate, la nata batida, la leche, la mayonesa, las pinturas, la mantequilla, el queso, etc.
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Sabías que la leche contiene más de 100.000 compuestos diferentes.
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4.2. Disoluciones
Recuerda Una mezcla homogénea, o disolución , es aquella en la que los componentes están tan íntimamente mezclados, que es imposible distinguirlos tanto a simple vista como al microscopio. Wikimedia . Dominio Público.
Curiosidad ¿Has visto alguna vez en una lata de cerveza una indicación como la siguiente: ALC. 4,8 % vol ? ¿Sabes que significa? Como sabes, la cerveza es una bebida alcohólica que se fabrica a partir de la cebada. Podemos considerar a la cerveza como una disolución de alcohol y otras sustancias en agua (más del 90% de su volumen es agua). Decimos que el agua es el disolvente porque se encuentra en Imagen propia mayor proporción, mientras que el alcohol y cada uno de los otros componentes se denominan solutos , porque se encuentran en menor proporción. Pues bien, ALC. 4,8% vol es el porcentaje de alcohol en volumen que hay en una cerveza determinada. Se lee cuatro con ocho por ciento en volumen de alcohol , e indica que en cada 100 mililitros de esa cerveza hay 4,8 mililitros de alcohol etílico.
Seguro que conoces muchos ejemplos de disoluciones, algunas de ellas como el aire o el agua potable son imprescindibles para nuestra vida. El aire es una mezcla homogénea de distintos gases entre los que destacan el nitrógeno y el oxígeno; el agua potable es una disolución de distintas sales en agua; el agua de mar es una disolución de cloruro de sodio y otros compuestos en agua; la gasolina es una mezcla homogénea de distintos hidrocarburos, etc.
Importante
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file:///C:/Users/Belen/Desktop/AGREGA/PAC_QU/PAC_QU_U1_Co... Disolvente . Componente de la disolución que se encuentra en mayor proporción. Soluto. Componente o componentes que se encuentran en menor proporción.
DISOLUCIÓN = SOLUTO + DISOLVENTE
Curiosidad
¿Disolución o coloide? A veces es difícil distinguir a simple vista si una mezcla es una disolución o un coloide. Hay un método sencillo que nos ayuda a diferenciar entre ambos tipos de mezclas.
Wikimedia . FEXX. Licencia CC.
Si iluminamos un coloide, y lo miramos en dirección perpendicular a la de la luz, vemos las partículas en suspensión, porque la luz se esparce como le ocurre a la luz de los faros de un coche cuando hay niebla, o a los rayos de sol que se cuelan entre los árboles de un bosque.
Esto no ocurre cuando iluminamos una disolución.
Las disoluciones se pueden clasificar atendiendo al estado de agregación del soluto y del disolvente.
Disolvente Soluto Disolución Sólido
Líquido
Gas
Sólido
Sólido
Ejemplo Aleaciones. Ej. Acero (carbono en hierro)
Sólido
Suero fisiológico (sales en agua)
Líquido Líquido
Alcohol en agua
Gas
Oxígeno en agua
Gas
Gas
Aire
AV - Actividad de Espacios en Blanco
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heterogéneas o disoluciones.
El agua pura, la sal de cocina y el óxido de bario son
. .
El aire, el agua del grifo y la gasolina son La leche con Cola Cao y los macarrones con tomate son . El hidrógeno, el zinc y el diamante son
.
Enviar
Curiosidad
¿De qué estan hechas las monedas de un euro? Una moneda de un euro es una mezcla heterogénea formada por dos partes diferentes, que se distinguen a simple vista. El anillo exterior es de color dorado y está hecho de una aleación de cobre, zinc y níquel; y el interior es de color plata, y está formado por una aleación de cobre y níquel. Wikimedia . ECB.
Para separar los componentes de una disolución en el laboratorio o en la industria se utilizan procedimientos que dependen del estado de agregación de la mezcla y de las propiedades físicas de los componentes. Entre los métodos de separación más utilizados se encuentran la cristalización y la destilación:
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CRISTALIZACIÓN . Se utiliza para separar un sólido que está disuelto en un líquido y para purificar sustancias sólidas. Se deja la disolución en un recipiente para que el líquido se evapore a temperatura ambiente. Este procedimiento se utiliza en las salinas para la extracción de sal.
Flickr . Dachalan. CC.
DESTILACIÓN . Se utiliza para separar una disolución de sustancias líquidas con distinto punto de ebullición; por ejemplo, una mezcla de agua y alcohol. Se introduce la mezcla en un matraz, se calienta y la temperatura va aumentando hasta que empieza a hervir el alcohol que es más volátil que el agua. Se hace pasar el vapor de alcohol por un refrigerante donde se enfría y condensa, y lo recogemos en un vaso.
Wikimedia . Dominio Público.
En la siguiente animación puedes ver cómo se separan dos líquidos en el laboratorio mediante la destilación:
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Sustancias
puras:
elementos
y
compuestos
Recuerda Una sustancia pura es aquella de la que no se pueden separar diferentes componentes por procedimientos físicos. Cobre
Wikimedia . J.
Zander
Hemos vistos que si una sustancia pura no puede descomponerse en otras por procedimientos químicos es un elemento . Esto es debido a que los elementos están formados por un solo tipo de átomos; es decir, por átomos que tienen el mismo número atómico. En cambio, los compuestos son sustancias puras que se pueden descomponer en otras sustancias, porque están formados por más de un tipo de átomos. El agua es un compuesto formado por los elementos químicos hidrógeno y oxígeno; la sal de cocina es un compuesto químico llamado cloruro de sodio, formado por los elementos cloro y sodio; el papel de aluminio y un anillo de oro, están formados, respectivamente, por los elementos aluminio y oro.
AV - Pregunta de Selección Múltiple
En las siguientes fotografías puedes ver algunas sustancias puras: una bobina de aluminio en una fábrica de Brasil, cristales de cuarzo, una mina de yeso en Sorbas (Almería) y cristales de azufre.
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Wikimedia . R. Stuckert. Licencia CC
Wikimedia . K. Hammond. Licenc. CC
Wikimedia
Indica cuál o cuáles de las sustancias anteriores son compuestos:
Aluminio
Cuarzo
Yeso
Azufre
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Importante
Elemento . Sustancia pura que está formada por un sólo tipo de átomos.
Compuesto. Sustancia pura que está formada por más de un tipo de átomos.
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A continuación se representan cuatro cajas que contienen elementos y compuestos. Indica la letra que se corresponde con cada caja.
Caja A
Caja B
Caja C
La caja
contiene una mezcla de dos elementos.
La caja
contiene un solo elemento.
La caja
contiene una mezcla de un compuesto y un elemento.
La caja
contiene una mezcla de dos compuestos.
Caja D
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COMPOSICIÓN QUÍMICA DEFINIDA Las sustancias puras se representan mediante fórmulas, que indican la proporción entre los átomos de los elementos que las componen. La composición de una sustancia pura es siempre la misma, independientemente del modo en que se haya preparado o de su lugar de procedencia. Esto es lo mismo que decir que las sustancias puras tienen una fórmula definida e invariable. En el agua hay el doble de átomos de hidrógeno que de oxígeno, independientemente de que la obtengamos en el laboratorio por cualquier procedimiento o de que se encuentre en el mar, en un ser vivo o en un planeta extrasolar. Por eso, la fórmula del agua es H O.
Wikimedia . J. Walker
2
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS La densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición son propiedades que se utilizan para identificar una sustancia pura en el laboratorio, ya que cada sustancia presenta unos valores concretos para estas magnitudes.
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Las sustancias puras tienen una composición definida y unas propiedades características (densidad, punto de fusión y ebullición, etc) que permiten diferenciar unas de otras, y que utilizamos para identificarlas.
En la siguiente animación se representa la fusión y la ebullición del agua. Como puedes observar, mientras se producen los cambios de estado de una sustancia pura, la temperatura permanece constante.
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5.1. Cómo se clasifican los elementos
Curiosidad
¿Te has preguntado alguna vez el porqué de los nombres de los elementos químicos?
CNICE , Licencia CC.
Los nombres de los elementos han tenido un origen diverso: el latín o el griego (Helio: en griego, Sol; Selenio: en griego, Luna; Lutecio: del latín lutetia, primer nombre de París,... ), la geografía (Escandio; Polonio; Renio, por el río Rin;...), los nombres de científicos (Einstenio, Bohrio, Mendelevio, ...), etc.
Como sabes, los elementos se representan por símbolos que están formados por las iniciales de sus nombres en latín, y si dos elementos comienzan por la misma letra, se añade una segunda para evitar confusión.
En la actualidad conocemos 118 elementos químicos, que están clasificados en la Tabla Periódica de los Elementos, cuya primera versión fue elaborada por Mendeléiev a finales del siglo XIX. Cuando ordenamos los elementos según su número atómico creciente, sus propiedades se repiten regularmente, es decir, después de un número determinado de elementos volvemos a encontrar otro con propiedades semejantes.
Mendéleiev . Wikimedia . Post of the USSR
Seguramente te habrás dado cuenta que en los supermercados se colocan los artículos parecidos en el mismo pasillo para facilitarnos la compra, pues por algo parecido ordenamos los elementos en la Tabla Periódica, de manera que aquellos que tienen propiedades químicas similares se encuentren en la misma columna, ya que esto nos facilita el conocimiento de los elementos y la comprensión de sus propiedades.
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Importante
Las propiedades químicas y la mayoría de las propiedades físicas de los elementos se repiten periódicamente al ordenarlos según su número atómico creciente.
La Tabla periódica se divide en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias y 7 filas horizontales denominadas períodos . En la siguiente aplicación podéis encontrar información sobre los elementos químicos y sus propiedades.
Element
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ELEMENTOS QUÍMICOS
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Evolución de la T.P. Estructura electrónica
AV - Pregunta de Elección Múltiple
En la Tabla periódica los elementos se ordenan:
En orden decreciente de su número atómico en columnas y familias.
En orden creciente de su número atómico en grupos y períodos.
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En orden creciente de su número de electrones en filas y períodos.
En orden decreciente de su número atómico en grupos y períodos.
Curiosidad
Una propiedad química es aquella que se observa cuando una sustancia se transforma en otra. Veamos un ejemplo: Todos los elementos del primer grupo se combinan con el oxígeno. Los compuestos que forman son: Li O, Na O, K O, Rb O y Cs O. En 2
2
2
2
2
todos ellos se repite la misma proporción: por cada átomo de oxígeno encontramos dos átomos del elemento. Por eso, decimos que las propiedades químicas varían periódicamente, porque después de un número determinado de elementos, nos encontramos con otro que tiene propiedades similares, y por eso lo colocamos en la misma columna (en el mismo grupo).
Una propiedad física es aquella que se puede medir sin que se modifiquen las partículas que forman la sustancia. El radio atómico, la densidad, el punto de fusión o ebullición son propiedades físicas. Veamos un ejemplo: A medida que nos desplazamos por el tercer período de izquierda a derecha vemos que el radio atómico (distancia entre el núcleo y el último nivel de electrones) va disminuyendo progresivamente. Puedes comprobarlo consultando los datos en la tabla periódica de arriba. Esto es debido a que cada elemento tiene un protón más en el núcleo y un electrón más en el último nivel, lo que hace que aumente la atracción eléctrica y que disminuya el radio de los átomos. Lo mismo ocurre con otras propiedades físicas, y por eso decimos que varían periódicamente.
AV - Actividad de Espacios en Blanco
Busca en la Tabla Periódica de arriba los puntos de fusión y de ebullición del cloro, bromo y yodo (los puedes encontrar en propiedades térmicas) y, a partir de ellos, indica cual es el estado de agregación de estos elementos a 25ºC.
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¿Por qué varían períodicamente las propiedades de los elementos?
Cuando los científicos descubren que los electrones se encuentran alrededor del núcleo del átomo en distintos niveles de energía, se dan cuenta de que los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en el último nivel; como, además, sus propiedades químicas eran parecidas, la conclusión fue inmediata: los elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas similares porque tienen el mismo número de electrones en el último nivel.
Importante
Las propiedades químicas de un elemento vienen determinadas fundamentalmente por el número de electrones que tienen en su último nivel.
Los elementos del grupo 18, llamados gases nobles, son estables (no cambian) y, por ello, no se combinan prácticamente con ningún elemento, siendo las únicas sustancias que se encuentran en la naturaleza en forma de átomos aislados. Esta estabilidad se debe a que tienen en su último nivel el mayor número posible de electrones (dos electrones el helio y ocho todos los demás).
Gases nobles . Wikimedia . Alchemist-hp y Jurii. Licencia Creative Commons.
Los demás elementos se combinan entre sí para ser estables, y para ello, ganan o pierden electrones para adquirir el número máximo posible de electrones en su último nivel, como el gas noble más próximo. Llamamos METALES a los elementos que tienen tendencia a perder electrones. Se sitúan a la izquierda y en el centro de la tabla periódica. Por ejemplo, un átomo de sodio tiene 11 electrones (2 en el primer nivel, 8 en el segundo nivel y 1 en el tercer nivel), por lo que tiende a perder un electrón, y así ser estable como el neón.
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A los elementos que tienden a ganar electrones los llamamos NO METALES y son los que están a la derecha de la tabla y el hidrógeno. Por ejemplo, el cloro tiene 17 electrones (2 en el primer nivel, 8 en el segundo nivel y 7 en el tercer nivel) y tiende a captar un electrón para ser estable como el argón (por ejemplo, quitándoselo a un átomo de sodio que, como hemos visto, tiende a perder un electrón). Los elementos que ocupan las casillas de color rosa en la Tabla Períodica de arriba se llaman METALOIDES , y tienen propiedades intermedias entre los metales (a la izquierda de ellos) y los no metales (a la derecha).
Importante
Los elementos químicos los podemos clasificar en metales, no metales, metaloides y gases nobles.
AV - Pregunta Verdadero-Falso
Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: Los gases nobles no tienen tendencia ni a captar ni a ceder electrones porque son estables. Verdadero
Falso
Los no metales tienden a perder electrones. Verdadero
Falso
Los metales tienen tendencia a perder electrones. Verdadero
Falso
Curiosidad ¿Donde crees que se formaron los elementos químicos?
Parece ser que el hidrógeno y parte del helio se crearon en la gran explosión (Big Bang) que originó el universo hace 13700 millones de años. Estos elementos formaron nubes de gas a partir de las cuales se originaron las estrellas. Todos los elementos hasta el hierro se crean en el interior de las
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pesados, en un proceso llamado fusión nuclear. Para la formación de los núcleos de los elementos más pesados que el hierro se necesita una energía mayor que no está disponible en las estrellas, pero si en las supernovas. Las supernovas son estrellas que se vuelven inestables y explotan generando una gran cantidad de energía. Los planetas se forman a partir de los elementos esparcidos por las supernovas en el espacio interestelar. Cada uno de los átomos de nuestro cuerpo tiene su origen, por tanto, en la evolución y muerte de una estrella.
Supernova . Nasa . Dominio Público.
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