Ejemplo con un alumno inventado: tu actividad se guarda solo en este navegador. Salir del ejemplo

Física y Química 3.º ESO · Sustancias puras, mezclas y coloides

Mezclas de interés: el aire, el agua de mar y las aleaciones

Objetivo: Al terminar, sabrás describir la composición aproximada y la utilidad del aire, el agua de mar y las aleaciones más comunes, y calcular la cantidad de cada componente a partir de su porcentaje.

Explicación

Tres mezclas muy importantes

El aire

Es una mezcla homogénea de gases. La composición aproximada del aire seco, en volumen, es:

Gas	Porcentaje aproximado
Nitrógeno ( $\text{N}_2$ )	78 %
Oxígeno ( $\text{O}_2$ )	21 %
Argón (Ar)	0,9 %
Dióxido de carbono ( $\text{CO}_2$ )	0,04 %

Además lleva una cantidad variable de vapor de agua. Que el 21 % sea oxígeno quiere decir que de cada 100 L de aire, unos 21 L son oxígeno. Cuando el aire lleva polvo, humo o partículas contaminantes (la «boina» de contaminación de las ciudades), deja de ser homogéneo.

El agua de mar

Es una mezcla homogénea: agua con muchas sales disueltas, sobre todo cloruro de sodio (la sal común). Cada litro de agua de mar lleva, de media, unos 35 g de sales (el Mediterráneo, algo más: unos 38 g). En las salinas se deja evaporar el agua al sol y se recoge la sal.

Las aleaciones

Una aleación es una mezcla homogénea de un metal con otros metales o con carbono. Se fabrican porque mejoran las propiedades del metal (más duras, más resistentes a la corrosión…).

Aleación	Componentes (aproximados)	Usos
Acero	hierro + carbono (menos del 2 %)	estructuras, herramientas, coches
Acero inoxidable	hierro + cromo (18 %) + níquel (8 %)	cubiertos, fregaderos, ollas
Bronce	cobre (≈ 90 %) + estaño	estatuas, campanas, medallas
Latón	cobre (≈ 65 %) + cinc	grifos, llaves, instrumentos de viento
Oro de 18 quilates	oro (75 %) + plata y cobre	joyería

Los quilates indican qué parte de una joya es oro, en veinticuatroavos: el oro de 24 quilates es oro puro; el de 18 quilates tiene 18 partes de oro de cada 24, es decir, un 75 %.

Puntos clave

El aire seco tiene ≈ 78 % de nitrógeno, ≈ 21 % de oxígeno, ≈ 0,9 % de argón y ≈ 0,04 % de CO₂ (en volumen).
El agua de mar lleva unos 35 g de sales por litro, sobre todo cloruro de sodio.
Una aleación es una mezcla homogénea de un metal con otros elementos.
Acero: Fe + C; bronce: Cu + Sn; latón: Cu + Zn.
Oro de 18 quilates: 18 de cada 24 partes son oro (75 %).

Errores frecuentes

ErrorPensar que una aleación es un compuesto porque «no se pueden separar los metales a simple vista».
Cómo corregirloUna aleación es una mezcla: su composición puede variar (hay muchos tipos de acero o de bronce) y cada metal conserva sus propiedades en parte.
ErrorCreer que el aire es sobre todo oxígeno.
Cómo corregirloEl componente mayoritario es el nitrógeno (78 %); el oxígeno es algo más de la quinta parte (21 %).

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. El aire de tu clase numérico
Una clase mide 8 m de largo, 7 m de ancho y 3 m de alto. ¿Qué volumen de oxígeno y de nitrógeno hay aproximadamente en el aire de la clase?

Resolución
1. Volumen de aire: $V = 8 \cdot 7 \cdot 3 = 168\ \text{m}^3$ .
2. Oxígeno (21 %): $168 \cdot \dfrac{21}{100} = 35{,}28 \approx 35\ \text{m}^3$ .
3. Nitrógeno (78 %): $168 \cdot \dfrac{78}{100} = 131{,}04 \approx 131\ \text{m}^3$ .
El resto (unos 2 m³) son argón, dióxido de carbono y vapor de agua.
Ejemplo 2. Las monedas de euro situación real
Las monedas de 10, 20 y 50 céntimos están hechas de una aleación llamada «oro nórdico», que no lleva oro: tiene aproximadamente un 89 % de cobre, un 5 % de aluminio, un 5 % de cinc y un 1 % de estaño. Una moneda de 50 céntimos tiene una masa de 7,80 g. a) ¿Es una sustancia pura o una mezcla? ¿De qué tipo? b) ¿Cuántos gramos de cobre lleva?

Resolución
a) Es una aleación: una mezcla homogénea de cuatro metales (no se distinguen a simple vista ni al microscopio óptico). b) Cobre: $7{,}80 \cdot \dfrac{89}{100} = 6{,}942 \approx 6{,}94\ \text{g}$ .

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Un globo contiene 5 L de aire. ¿Cuántos litros de oxígeno y de nitrógeno contiene aproximadamente?

Ver solución
1,05 L de oxígeno y 3,9 L de nitrógeno.
Oxígeno: $5 \cdot \dfrac{21}{100} = 1{,}05$ L. Nitrógeno: $5 \cdot \dfrac{78}{100} = 3{,}9$ L.
2. Media
Un anillo de oro de 18 quilates tiene una masa de 4 g. a) ¿Qué masa de oro contiene? b) ¿Por qué no se hacen las joyas de oro de 24 quilates?

Ver solución
a) 3 g de oro. b) El oro puro es muy blando y se raya y deforma con facilidad.
a) 18 quilates = 18 partes de oro de cada 24: $4 \cdot \dfrac{18}{24} = 3$ g de oro (el 75 %). b) El oro puro es muy blando; al alearlo con plata y cobre se obtiene un material más duro y resistente.
3. Media
En unas salinas se dejan evaporar 1000 L de agua de mar, que contiene unos 35 g de sales por litro. a) ¿Qué masa de sales se obtiene aproximadamente? Exprésala en kg. b) ¿Por qué decimos que el agua de mar es una mezcla homogénea?

Ver solución
a) Unos 35 kg. b) Porque las sales están disueltas y no se distinguen: es transparente y tiene la misma composición en todos sus puntos.
a) $1000 \cdot 35 = 35\,000\ \text{g} = 35\ \text{kg}$ . b) Las sales están disueltas: no se ven ni al microscopio y cualquier gota tiene la misma composición. Es una disolución.

Para practicar más

1. Media
Un cazo de acero inoxidable 18/8 tiene una masa de 500 g. Contiene aproximadamente un 18 % de cromo y un 8 % de níquel; el resto es casi todo hierro. Calcula la masa de cada metal.

Ver solución
90 g de cromo, 40 g de níquel y unos 370 g de hierro.
Cromo: $500 \cdot \dfrac{18}{100} = 90$ g. Níquel: $500 \cdot \dfrac{8}{100} = 40$ g. Hierro: $500 - 90 - 40 = 370$ g (aproximadamente, porque lleva también un poco de carbono).
2. Fácil
El agua del Mediterráneo tiene unos 38 g de sales por litro. Si llenas un cubo con 10 L de agua del Mediterráneo y la dejas evaporar, ¿cuánta sal queda? ¿Por qué el agua de mar no sirve para beber ni para regar?

Ver solución
Unos 380 g de sales. Porque tiene demasiada sal.
$10 \cdot 38 = 380$ g de sales. El agua de mar tiene tanta sal que no sirve para beber (deshidrata) ni para regar (las plantas no pueden absorber el agua y se secan); hay que desalarla antes.
3. Media
Los días de contaminación se ve sobre Madrid una capa marrón, la «boina», formada por partículas y gases contaminantes. a) ¿El aire limpio es una mezcla homogénea o heterogénea? b) ¿Y el aire con humo y partículas? Justifica tus respuestas.

Ver solución
a) Homogénea. b) Heterogénea.
a) El aire limpio es una mezcla de gases que no se distinguen y tiene la misma composición en todos sus puntos: homogénea. b) Con humo y partículas en suspensión, hay partes sólidas que se pueden ver (la capa marrón) y la composición no es igual en todas partes: heterogénea.