Física y Química 3.º ESO · Sustancias puras, mezclas y coloides
Recuerda: sustancias puras y mezclas
Objetivo: Al terminar, sabrás distinguir una sustancia pura de una mezcla en materiales cotidianos, como el agua del grifo y el agua destilada, y una sustancia simple de un compuesto.
Recuerda
Sustancias puras y mezclas
Un sistema material es cualquier porción de materia que estudiamos: el agua de un vaso, el aire de la clase, una piedra… Según su composición, los sistemas materiales pueden ser:
- Sustancias puras: tienen un solo componente. Su composición es siempre la misma y sus propiedades características (temperatura de fusión, temperatura de ebullición, densidad) son constantes. Ejemplos: agua destilada, sal común, azúcar, oxígeno, cobre.
- Mezclas: tienen dos o más sustancias puras. Su composición es variable (puedes echar más o menos sal en el agua) y sus propiedades dependen de la proporción de cada componente. Ejemplos: agua del grifo, aire, leche, granito, un refresco.
«Puro» en la calle y en el laboratorio
En la vida diaria decimos «zumo 100 % puro» o «el aire puro de la sierra» para indicar que no tiene añadidos o que está limpio. En química, sustancia pura significa otra cosa: que está formada por una sola sustancia. El zumo y el aire de la sierra son mezclas.
Cómo saber si es pura
- Una sustancia pura hierve y funde a temperatura constante. Una mezcla líquida, en cambio, empieza a hervir a una temperatura y esa temperatura va cambiando mientras hierve: en su curva de calentamiento no aparece un tramo horizontal.
- Si un líquido transparente deja residuo al evaporarse, llevaba algo disuelto: era una mezcla.
Dos tipos de sustancias puras: simples y compuestos
- Sustancias simples: no se pueden descomponer en otras sustancias más sencillas por ningún método. Están formadas por un solo elemento químico. Ejemplos: oxígeno, hidrógeno, hierro, cobre, oro, azufre, helio.
- Compuestos: se pueden descomponer, por métodos químicos (calentándolos mucho, haciendo pasar corriente eléctrica…), en otras sustancias más sencillas. Están formados por dos o más elementos combinados siempre en la misma proporción. Ejemplos: agua, sal común, azúcar, dióxido de carbono, bicarbonato de sodio.
Por ejemplo, si se hace pasar corriente eléctrica por agua (electrólisis), se obtienen dos gases: hidrógeno y oxígeno. El agua es un compuesto. El hidrógeno y el oxígeno ya no se pueden descomponer: son sustancias simples.
Las propiedades de un compuesto son distintas de las de los elementos que lo forman. La sal común es un sólido blanco que echamos a la comida, pero está formada por sodio, un metal blando que reacciona violentamente con el agua, y cloro, un gas verde amarillento y tóxico.
¿Mezcla o compuesto?
| Mezcla | Compuesto | |
|---|---|---|
| Composición | variable | fija (siempre la misma proporción) |
| Propiedades | cada componente conserva las suyas | distintas de las de sus elementos |
| Cómo se separan sus componentes | por métodos físicos (filtrar, evaporar, usar un imán…) | solo por métodos químicos (descomposición) |
| Ejemplo | agua con sal | agua |
Resumen: cómo se clasifica la materia
- Sustancias puras
- Sustancias simples: oxígeno, hierro, cobre…
- Compuestos: agua, sal común, azúcar…
- Mezclas
- Homogéneas (no se distinguen sus componentes): agua con sal, aire…
- Heterogéneas (se distinguen sus componentes): granito, agua con arena…
Puntos clave
- Sustancia pura: un solo componente, composición fija y propiedades características constantes.
- Mezcla: dos o más sustancias, composición variable.
- El agua del grifo es una mezcla (lleva sales y gases disueltos); el agua destilada es una sustancia pura.
- «Puro» en el lenguaje de la calle no es lo mismo que «sustancia pura».
- Sustancia simple: no se descompone en otras más sencillas; está formada por un solo elemento.
- Compuesto: se descompone por métodos químicos; dos o más elementos en proporción fija y con propiedades distintas de las de sus elementos.
- Las mezclas se separan por métodos físicos; los compuestos, solo por métodos químicos.
Errores frecuentes
ErrorPensar que el agua del grifo es una sustancia pura porque es transparente y no se ve nada dentro.
Cómo corregirloQue no se vea nada no significa que tenga un solo componente: lleva sales y gases disueltos. Si la evaporas, deja un residuo.
ErrorLlamar «sustancia pura» a un producto natural o sin aditivos (zumo, miel, aire de la sierra).
Cómo corregirloEn química «pura» quiere decir «una sola sustancia». Un zumo natural tiene agua, azúcares, vitaminas…: es una mezcla.
ErrorPensar que el agua es una mezcla de hidrógeno y oxígeno porque está formada por ellos.
Cómo corregirloEl agua es un compuesto: su proporción es fija, sus propiedades son distintas (el hidrógeno y el oxígeno son gases; el agua es líquida a temperatura ambiente y apaga el fuego) y no se separa en hidrógeno y oxígeno por métodos físicos, solo con un método químico como la electrólisis.
ErrorCreer que todas las sustancias puras son sustancias simples.
Cómo corregirloSustancia pura quiere decir «una sola sustancia», no «un solo elemento». El agua destilada y la sal son sustancias puras, pero son compuestos.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1. ¿Qué hay en la cocina? situación real (clasificar)
Clasifica en sustancia pura o mezcla: a) agua del grifo; b) sal común; c) leche; d) azúcar; e) un refresco de cola; f) el oxígeno de una bombona de hospital.
Resolución
a) Mezcla: agua con sales y gases disueltos. b) Sustancia pura (cloruro de sodio). c) Mezcla: agua, grasas, proteínas, azúcares… d) Sustancia pura (sacarosa). e) Mezcla: agua, azúcar, gas carbónico, colorante… f) Sustancia pura (oxígeno).
Ejemplo 2. Evaporar dos aguas experimental
En el laboratorio se ponen unas gotas de agua del grifo en un vidrio de reloj y unas gotas de agua destilada en otro. Se dejan evaporar del todo. ¿Qué se observa en cada uno? ¿Qué nos dice el resultado?
Resolución
- En el vidrio con agua del grifo queda una mancha blanquecina: son las sales que estaban disueltas. El agua del grifo es una mezcla.
- En el vidrio con agua destilada no queda nada: solo había agua. Es una sustancia pura.
Ejercicios
De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.
1. Fácil
Clasifica en sustancia pura o mezcla: a) aire; b) cobre de un cable; c) agua de mar; d) agua destilada; e) zumo de naranja; f) bicarbonato de sodio.
Ver solución
a) Mezcla. b) Pura. c) Mezcla. d) Pura. e) Mezcla. f) Pura.
Son sustancias puras las que tienen un solo componente: cobre, agua destilada y bicarbonato de sodio. El aire (nitrógeno, oxígeno, argón…), el agua de mar (agua y sales) y el zumo (agua, azúcares, pulpa…) son mezclas.
2. Fácil
Una botella de zumo dice «100 % puro de naranja». ¿Es una sustancia pura en el sentido de la química? Justifícalo.
Ver solución
No: es una mezcla.
La etiqueta quiere decir que solo lleva naranja, sin añadidos. Pero el zumo tiene muchas sustancias (agua, azúcares, ácido cítrico, vitaminas, pulpa…), así que en química es una mezcla.
3. Media
Se calientan dos líquidos transparentes, A y B, y se mide la temperatura mientras hierven. A hierve todo el tiempo a 78 °C. B empieza a hervir a 101 °C y, mientras hierve, la temperatura sube hasta 104 °C. ¿Cuál es una sustancia pura y cuál una mezcla?
Ver solución
A es una sustancia pura; B es una mezcla.
Una sustancia pura hierve a temperatura constante: es A (podría ser alcohol, que hierve a unos 78 °C). En B la temperatura cambia durante la ebullición: es una mezcla (por ejemplo, agua con sal).
Para practicar más
1. Fácil
Clasifica en sustancia pura o mezcla: a) mayonesa; b) oro de 24 quilates (oro puro); c) gasolina; d) dióxido de carbono; e) una piedra de granito; f) hielo hecho con agua destilada.
Ver solución
a) Mezcla. b) Pura. c) Mezcla. d) Pura. e) Mezcla. f) Pura.
Puras: oro de 24 quilates, dióxido de carbono y el hielo de agua destilada (es agua, aunque esté sólida). Mezclas: mayonesa (aceite, huevo, vinagre…), gasolina (muchas sustancias) y granito (cuarzo, feldespato y mica).
2. Fácil
Explica con tus palabras dos diferencias entre una sustancia pura y una mezcla.
Ver solución
Composición fija frente a variable; propiedades constantes frente a propiedades que dependen de la proporción.
- Una sustancia pura tiene un solo componente y su composición es siempre la misma; una mezcla tiene varios y su composición puede variar. 2) Las propiedades características de una sustancia pura (temperatura de fusión y de ebullición, densidad) son constantes; las de una mezcla dependen de cuánto haya de cada componente.
3. Media
Lucía dice: «El agua del grifo de Madrid es muy buena y está muy limpia, así que es una sustancia pura». ¿Tiene razón? ¿Qué experiencia sencilla harías para comprobarlo?
Ver solución
No. Evaporando unas gotas queda un residuo de sales.
Que el agua sea buena y limpia no la convierte en sustancia pura: lleva sales minerales y gases disueltos, así que es una mezcla. Para comprobarlo, se evaporan unas gotas en un vidrio de reloj: queda una mancha de sales. Con agua destilada no queda nada.