Sistemas Materiales

SISTEMAS MATERIALES

Un sistema material  es cualquier porción de materia del universo que separamos o aislamos (real o imaginariamente) para poder estudiarla mejor.

Un sistema material puede ser:

ü  una sustancia pura Ej: una moneda de metal, el gas de una garrafa

ü  una mezcla de 2 o más sustancias -se los llama MEZCLAS-. Ej: ensalada, agua del río

Mira con atención el siguiente video:

Los sistemas materiales pueden ser:

Sistema homogéneo:

  ü  Es de aspecto uniforme

  ü  En todo punto del sistema posee iguales propiedades intensivas.

  ü  Posee una única fase.

  ü  Puede tratarse de una sustancia pura o de una mezcla de sustancias donde NO puedan distinguirse sus componentes (ni siquiera con lupa o microscopio)

  ü  Ejemplos: Agua destilada (sustancia pura), cobre (sustancia pura), Agua salada (solución de agua y sal disuelta)

 Sistema heterogéneo:

  

  ü  Se distinguen a simple vista (o con lupa o microscopio) diferentes componentes o diferentes estados de un mismo componente

  ü  Distintos puntos del sistema poseen propiedades intensivas diferentes, ya que cada uno de los componentes (o estados de agregación) mantiene intactas sus propiedades específicas.

  ü  Posee 2 ó más fases.

  ü  Ejemplos: agua con hielo (agua en estado líquido y en estado sólido), ensalada de frutas (sólidos + líquidos), gaseosa (líquido + gas), sangre (líquido + células –que se observan al microscopio)

Fase: cada una de las partes que podemos observar en el sistema. Cada fase puede tratarse como un sistema homogéneo.

Componente: son cada una de las sustancias que forman un sistema material.

Ejemplos

*Sistema formado ensalada de papa, huevo y cebolla

-Tipo de sistema: heterogéneo

-Fases: 3

-Componentes: 3 (papa, huevo y cebolla)

*Sistema formado por soda con hielo (agua líquida, dióxido de carbono y hielo –agua sólida-).

-Tipo de sistema: heterogéneo

-Fases: 3 (agua sólida, agua líquida y dióxido de carbono –gas-)

-Componentes: 2 (agua y dióxido de carbono)

*Sistema formado agua y jugo concentrado de naranja

-Tipo de sistema: homogéneo

-Fases: 2

-Componentes: 2

Ejercicios

  1.    Dados los siguientes sistemas materiales indica cuáles son homogéneos y cuáles heterogéneos:

a.    Agua y azúcar (en pequeña cantidad y revuelto)

b.    Arena y piedras

c.    Un trozo de hierro

d.    El gas contenido en una garrafa para hacer soda

e.    Una gaseosa

f.     Una ensalada de frutas

   2.    En un sistema formado por : agua, sal, fideos y vapor de agua, indique:

a.    Tipo de sistema

b.    Cantidad de fases.  

c.    Cantidad de componentes

   3.    Dar un ejemplo de

a.    sistema homogéneo con 2 componentes

b.    sistema heterogéneo con 1 componente

c.    sistema heterogéneo con 2 fases y 3 componentes

d.    sistema heterogéneo con 3 fases

Sustancias puras y mezclas

Sustancia pura: constituido por una única clase de moléculas. Ej: oxígeno que respiramos (O₂), Cloro para las piletas (Cl₂), hierro (Fe), el agua pura (H₂O), el Dióxido de Carbono que exhalamos (CO₂₎, el Agua oxigenada (H₂O₂)

Mezcla:

  ü  Unión de cantidades variables de dos o más sustancias.

  ü  Las mezclas pueden ser →heterogéneas u

→homogéneas (llamadas también soluciones)

Soluciones (mezclas homogéneas)

  ü  Las soluciones pueden ser mezclas de:

-      Una sustancia líquida y alguna/s sólidas (ejemplo: agua corriente –agua + sales disueltas)-las mas comunes-

-      Sustancias líquidas (ejemplo: agua y alcohol)

-      Sustancias gaseosas (ejemplo: el aire que respiramos)

-      Una sustancia líquida y gases (ejemplo: el agua de río –que tiene oxígeno disuelto)

-      Sustancias sólidas (ejemplo: las aleaciones –mezclas de 2 o más metales-)

    En una solución se llama:

-      Solvente: al componente que se haya en mayor proporción. Generalmente es una sustancia líquida que disuelve al soluto.

-      Soluto/s: al componente ó componentes que se encuentran en menor proporción. Generalmente es una sustancia sólida que se disuelve en el líquido (solvente)

Ejemplo: En un vaso de agua con 2 cucharadas de azúcar, el agua es el solvente y el azúcar es el soluto.

Métodos de separación

En las mezclas, las diferentes fases o componentes pueden separarse y aislarse a través de diferentes métodos.

Para SISTEMAS HETEROGÉNEOS:  Métodos de separación de fases

Actividad: investigar en qué consisten los siguientes métodos de separación de fases:

TAMIZACIÓN – FILTRACIÓN – DECANTACIÓN – SEPARACIÓN MAGNÉTICA – EVAPORACIÓN – SOLUBILIZACIÓN - CENTRIFUGACIÓN

Actividad

Analiza los siguientes ejemplos de sistemas materiales e indica:

-si se trata de un sistema homogéneo o heterogéneo,

-cuántas fases tiene,

-cuántos componentes tiene

-En el caso de los sistemas heterogéneos, indicar con qué método o métodos se podrían separar cada una de las fases que lo forman.

    a.    Piedras y arena                                             e. Té con 2 cucharadas de azúcar

    b.    Agua con tierra y palitos (ej. Agua de río)      f.  Vinagre y aceite

    c.    Arroz con leche y azúcar                                g. Lentejas, arroz y harina

    d.    Algodón con acetona

Sistemas HOMOGÉNEOS: Métodos de fraccionamiento de soluciones

En el caso de las soluciones, pueden separarse cada uno de sus componentes por métodos de fraccionamiento, que no alteran la naturaleza de los componentes, pero algunos son más complejos:

Actividad:

1.  Investigar en qué consisten los siguientes métodos de fraccionamiento de soluciones:

EVAPORACIÓN – DESTILACIÓN SIMPLE – DESTILACIÓN FRACCIONADA

           2.    Dibuja un destilador simple de laboratorio y marca sus partes

           3.    Dibuja una torre de fraccionamiento de petróleo e indica cada uno de los derivados del petróleo que se pueden obtener.

TRABAJO PRÁCTICO INTEGRADOR DE SISTEMAS MATERIALES

1. Dados los siguientes ejemplos de sistemas materiales indica:

- Si se trata de un sistema homogéneo o heterogéneo,

- cuántas fases y componentes tiene

- Si se trata de un sistema heterogéneo indicar cómo podrías separar cada una de las fases.

         a.       Arena y granos de maiz

         b.      Agua del río (que tiene sales disueltas y partículas pequeñas de tierra)

         c.       Un anillo de oro

d. Varios trozos de hielo en agua líquida

e. Agua destilada y aceite de girasol

g. Azúcar y arena (tamaño de partículas es similar)

2.  Escribe un ejemplo de un sistema heterogéneo formado por:

a. 1 fase líquida y una fase sólida                            

b. 2 fases sólidas

c. 2 fases líquidas

d. 2 fases y 1 sólo componente

3. Relacionar cada uno de los siguientes procesos industriales con el método de separación aplicado.

PROCESO                                                         METODOS  DE  SEPARACIÓN

1. Producción de sal                                                                    a. Destilación simple

2. Producción de azúcar                                                              b. Magnetismo

3. Obtención de gasolinas                                                           c. Cristalización

4. Potabilización de aguas                                                           d. Evaporación

5. Purificación del alcohol                                                           e. Centrifugación

6. Separación de pigmentos de colorantes                                   f.  Decantación y filtración

7. Separación de residuos metálicos en basura                             g. Cromatografía

8. Separación de células sanguíneas (parte solida)                       h. Destilación fraccionada

del plasma (parte líquida)