Apuntes de la unidad 3. SISTEMAS MATERIALES. DISOLUCIONES.

Juego para clasificar sistemas materiales (doble elección)

Clasifica sistemas materiales

Concentración

Práctica 1. Hipótesis: 

a) ¿Para una misma cantidad de agua, la concentración aumenta al añadir más soluto?

b) ¿Depende la solubilidad de la cantidad inicial de agua?

1. Elige el nitrato de cobalto (II) (no muevas el salero) y para 1/2L de agua. ¿Qué concentración tenemos al principio? Imagina que mol/L es igual que g/L, aunque no sea cierto.

2. Añade un poco de soluto (tres nuevos golpes de salero). Mide y anota la concentración de esta disolución. 

3. Añade un poco de soluto (tres nuevos golpes de salero). Mide y anota la concentración de esta disolución. 

4. ¿Cuántas veces más grande es la nueva concentración que la anterior? ¿Por qué? ¿Es la misma disolución? ¿Crees que en cada golpe de salero cae siempre la misma cantidad de soluto?

5. Seguimos con nitrato de cobalto (II) y 1/2L de agua. Ahora añade soluto hasta saturar la disolución. Anota en tu cuaderno el resultado de la máxima concentración.

6. Repite la operación anterior pero ahora partiendo de 1L de agua.

7. ¿Has obtenido el mismo resultado? ¿En cuál de los dos casos has añadido más soluto?

Práctica 2. Hipótesis a comprobar:

a) ¿La concentración no depende de la cantidad de disolución?

b) ¿Diluir, concentrar y saturar hacen cambiar la concentración?

1. Ahora elige una disolución (aquí le llaman solución) de cloruro de níquel (II) y añade 100 mL de esa disolución. 

2. Mide y anota la concentración. ¿Cuánto vale el volumen de la disolución? ¿y la concentración?

3.  Añade ahora disolución hasta 300 mL.

4. Mide y anota la concentración. ¿Cuánto vale el volumen de la disolución? ¿y la concentración?

5. ¿Depende la concentración de la cantidad de disolución? ¿Por qué?

6. Añade ahora 300 mL de agua hasta que el volumen sea de 600 mL. ¿Cuánto vale ahora el volumen de la disolución? ¿Y la concentración?

7. Mide y anota la nueva concentración. ¿Es esta una nueva disolución o es otra diferente?

8. ¿Qué relación (cociente) hay entre la anterior concentración y la nueva? ¿Cómo se llama el proceso de bajar la concentración de una disolución?

9. Ahora evapora disolvente (agua) hasta que el volumen de disolvente sea de 400 mL.

10. Mide y anota la nueva concentración. 

11. ¿Es mayor o menor que la anterior? ¿Por qué? ¿Es mayor o menor que la que teníamos al principio? ¿Por qué?

12. Sigue evaporando hasta que sature la disolución anterior. 

13. ¿Qué son esos cristales que aparecen en el fondo del recipiente? 

14. Mide y anota la máxima concentración. ¿qué significado tiene esa máxima concentración?

15. Ordena las tres concentraciones que has medido en esta práctica.

Práctica 3. Hipótesis a comprobar: 

a) ¿La solubilidad depende de la naturaleza del soluto?

b) ¿Son muy concentradas todas las disoluciones saturadas?

Para los ocho solutos que se proponen, repite el mismo proceso y haz una tabla de resultados, partiendo siempre de 500 mL de agua (1/2 L de agua).

1. Reiniciar la simulación y añade soluto hasta saturar la disolución.

2. Mide y anota la solubilidad de cada uno de los solutos. Organiza una tabla como esta:

3. ¿Cuál de todos está más concentrado cuando se alcanza la saturación? ¿Cuál de todos está más diluido cuando se alcanza la saturación?

4. Ordena de mayor a menor la solubilidad de los ocho solutos.

5. ¿Cambiarían los resultados de la solubilidad si hubiésemos partido de 1 litro de agua en lugar de 1/2 L de agua? ¿Qué cambiaría?

6. ¿Podemos concluir que la solubilidad depende de la naturaleza del soluto (de quién sea)? ¿Y de la cantidad de agua?

Cuando hayas terminado de aprender con esta simulación tienes que saber que hay:

• Disoluciones diluidas y concentradas.
• Disoluciones no saturadas y disoluciones saturadas. 
• Que cuando una disolución alcanza la máxima concentración, a una temperatura determinada, se dice que está saturada, y que esa máxima concentración se llama solubilidad.
• Que cuando añadimos más sólido a una disolución saturada, no crece la concentración ya que está saturada y el sólido queda en el fondo sin disolver.
• Que si queremos disolver más soluto tendremos que añadir más disolvente.
• Que cuando una disolución pierde disolvente por evaporación (el soluto no se evapora), la disolución se va concentrando.

  

Ejercicios resueltos de disoluciones.

• Formulario
• Ejercicios resueltos con solución acabada (sólo del 1 al 9)
• Ejercicios con solución (sin desarrollo)

A 60ºC para la sustancia de la izquierda:

• Punto verde inferior: Cuando están disueltos 40 g de soluto / 100 g de agua → Disolución SATURADA que NO admite más soluto disuelto. Observa que el punto está justo en la línea.
• Punto verde superior: La disolución está SOBRESATURADA y no puede tener disueltos 70 g de soluto. ¿Y qué ocurre ahora? Lo vemos….

• Solubilidad: Concentración de la disolución saturada que la leemos en la gráfica: S a 60ºC de este soluto = 45 g / 100 g de agua.

• Restamos: 70g que pretendo disolver - 45 g que puedo disolver como máximo = 25 g de soluto que precipitan  (70-45= 25). 

•  Resultado: Un precipitado de 25 de soluto que queda en el fondo del matraz y una disolución SATURADA

A 30ºC para la sustancia de la izquierda:

• Punto verde inferior: Cuando están disueltos 30 g de soluto / 100 g de agua → Disolución DILUIDA/CONCENTRADA que admite más soluto disuelto.
• Punto verde superior: La disolución está SOBRESATURADA y no puede tener disueltos 80 g de soluto. ¿Y qué ocurre ahora? Lo vemos….

• Solubilidad: Concentración de la disolución saturada que la leemos en la gráfica: S a 30ºC de este soluto = 65 g / 100 g de agua. 

• Restamos: 80 g que pretendo disolver - 65 que puedo disolver = = 15 g que precipitan (80-65=15).

• Resultado: 15 de soluto precipitados (sólido en el fondo) y una disolución SATURADA

Solubilidad Y ConcentracióN de antogarciap

Métodos físicos de separación

Tras visitar el laboratorio, tienes que responder estas preguntas.  Las respuestas, con tu nombre, y el resultado de tus cromatografías en papel, tendrás que entregárselas a tu profesor/a en el plazo que se establezca.

Métodos físicos de separación

1. ¿Cuál es el objetivo que tiene cualquier método de separación que aplicamos a una mezcla?

2. ¿Se podrán aplicar estos métodos para separar los componentes del agua? ¿y del cobre? ¿y del azúcar? ¿y la sal? Explica tu respuesta en cada caso.

Destilación 

3. ¿A qué tipo de mezclas se aplica la destilación?

4. En nuestro caso hemos destilado vino blanco. ¿Qué sustancia destila primero y cuál después? ¿A qué se debe este comportamiento?

5. Indica el nombre de todas las partes que tiene el aparato de destilación y para qué sirve cada una. Puedes usar una copia del original o la anterior imagen.

Cristalización

6. ¿En qué tipo de mezclas usamos la cristalización?

7. En nuestro caso, ¿cómo se llama la disolución, el soluto y el disolvente empleado?

8. ¿A qué se debe el color azul de la disolución?

Centrifugación 

9. ¿Serviría la centrifugación para separar el aceite y el agua? ¿Por qué?

10. ¿En qué casos servirá este procedimiento? (No indiques un ejemplo, sino explica en qué casos se podrá usar)

Separación magnética

11. ¿Serviría este procedimiento para extraer el hierro de unas lentejas? ¿Por qué?

12. Indica en qué casos podrás usar este método de separación. (No indiques un ejemplo, sino explica en qué casos se podrá usar)

13. Un imán atrae al acero que es una aleación de hierro, y sin embargo no atrae al sulfuro de ferroso que es una sustancia pura compuesta. ¿A qué será debido este comportamiento?

Decantación

14. ¿Cómo se llama el embudo que usamos en este procedimiento?

15. ¿Cuál de los dos líquidos tiene más densidad y por qué?

16. ¿Serviría este procedimiento para separar los componentes del vino? ¿Por qué?

Filtración

17. ¿En qué casos podemos utilizar este procedimiento? 

18. ¿Si una sustancia está disuelta en agua, ¿atravesará esta sustancia el filtro de papel? ¿Y si la sustancia no está disuelta?

19. El tamaño del poro del papel de filtro es la clave para que la filtración sea eficaz, ya que si el poro es grande y el sólido es más pequeño, atraviesa el papel de filtro. Si el diámetro del poro del papel de filtro que hemos usado es de 10 - 13 μm, ¿se quedará en el filtro un sólido de diámetro 0,015 mm? ¿Y uno de 0,0009 cm? En tu respuesta tienen que aparecer los cálculos.

20. ¿Qué otro método de separación puede acompañar a la filtración para que la separación sea más eficaz?

21. En la imagen de arriba se señala otro procedimiento para la filtración. ¿Qué ventajas presenta?

Cromatografía

22. Tarea para casa:  Con un par de tiras de papel normal, y siguiendo las instrucciones de la simulación enlazada, realiza en casa la cromatografía de la mancha de un rotulador claro (amarillo, naranja, rojo, azul claro...) y de un rotulador oscuro (negro, azul oscuro, marrón...) 

23 ¿Será válido este método para mezclas heterogéneas?

Acompaña tus resultados a este informe grapados y con tu nombre.

Clasifica los métodos 

24. Después de ver todos los métodos, señala con un ✔️ aquellos métodos que cumplan la condición:

	Destilación	Cristalización	Centrifugación	Separación magnética	Decantación	Filtración	Cromatografía
Mezclas homogéneas
Mezclas heterogéneas
Sólido-líquido
Líquido-líquido
Sólido-sólido

Material de apoyo

• Mezclas homogéneas
• Mezclas heterogéneas

Teoría cinética de la materia o teoría cinético molecular (TCM)

A continuación describimos los postulados o hipótesis de esta teoría. 
Cuando hayas visto el vídeo completo,  nos haremos preguntas para comprobar si esta teoría es cierta o no.

1. La materia está formada por partículas en continuo movimiento al azar.
      Tarea 1 : ¿Qué pruebas experimentales permiten afirmar que esta hipótesis es cierta?
      Tarea 2: ¿Por qué los granos de polen se mueven al azar y no en línea recta?

2. La velocidad de agitación (del movimiento) de las partículas es mayor cuanto mayor es la temperatura.
      Tarea 3: ¿Qué experimento demuestra este hecho? Describe el experimento que se realiza.
      Tarea 4: ¿Qué podemos concluir del experimento realizado?
      Tarea 5: ¿Podemos suponer que una mezcla de gases se comporta como un soluto disuelto en un disolvente?

3. Cuando aumenta la temperatura, aumenta la  velocidad de agitación (del movimiento) de las partículas y aumenta la energía y por lo tanto disminuye la fuerza de cohesión.
      Tarea 6: ¿Puedes explicar ahora por qué el soluto a mayor temperatura se disuelve antes? Redacta un párrafo que lo deje muy claro.

Práctica: preparación de dos disoluciones.

Mapa conceptual de la unidad

Clasificación de la materia

Comportamiento de los gases con la temperatura.

Sustancias simples y compuestos

En esta animación podrás ver la diferencia a nivel atómico entre...

• Sustancias puras simples o elementos químicos
• Sustancias puras compuestas o compuestos.

Además podrás observar la diferencia entra sustancias puras y mezclas.

PLAN PARA HACER BIEN LOS PROBLEMAS DE DISOLUCIONES

PLAN PARA HACER BIEN LOS PROBLEMAS DE DISOLUCIONES

1. Señala quién es la disolución, el soluto y el disolvente (si hay agua será el agua).
2. Anota los datos de cada uno a, b, (a+b), Va, Vb, V según sean las unidades de los datos.
3. NO MEZCLAMOS la densidad de la disolución con el soluto o el disolvente. La densidad de la disolución sólo sirva para la disolución, y como ya sabes para traducir de masa de la disolución a volumen de disolución o al revés...
4. La densidad del agua es de 1 g/mL, por lo que servirá de traductor de masa de agua (g) a volumen(mL) o al revés... de volumen (mL) a masa de agua (g). Nunca servirá para traducir de masa de la disolución a volumen de disolución.
   
    Y recuerda que siempre hay que indicar si es soluto, disolvente o disolución...
   
   

A continuación emplea uno de estos dos procedimientos:

METODO A: "Traductores"

• Interpreta las densidades a "los dos traductores" que juegan el mismo papel que los dos factores de conversión. 
• Del mismo modo debes interpretar los datos de concentración (g/L, %, %v).
• Elige los el traductor en cada caso.

MÉTODO B: "Ecuaciones"

• Entre las ecuaciones que expresan la concentración de una disolución, encuentra la ecuación que puede servirte:
• Localiza la incógnita
• Despeja la incógnita antes de sustituir y déjala sola en el primer miembro de la ecuación.
• Sustituye con las unidades correctas, comprobando que la incógnita te queda con las unidades esperadas.

PROBLEMAS con soluciones PARA PRACTICAR

• Primera colección
• Segunda colección

Juego de concentraciones (3 y 5 equipos)

Juego: ¿Serías capaz de salir del desierto?

Haz clic sobre la imagen inferior

Disoluciones de sal y disoluciones de azúcar

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Métodos para resolver problemas en 2º de ESO

Durante este curso será bastante frecuente que tengas que resolver problemas de densidad, o de velocidad. Cualquiera de estos dos métodos será útil:

Método 1: por ecuaciones

1. Separa en una tabla los datos y la incógnita. 
2. Recuerda la ecuación a emplear. 
3. En la ecuación matemática a emplear, primero despeja la incógnita. 
4. Sustituye los valores con las unidades homogéneas. 
5. Si tienes que realizar algún cambio de unidades para poder sustituir, hazlo con el cambio más sencillo. 
6. Opera para calcular. Simplifica, expresando el resultado final en notación científica y con las unidades oportunas.

En este documento encontrarás estos dos ejemplos de la imagen, explicados del todo siguiendo esta estrategia.

Método 2: por factores de conversión

Este será el método que seguiremos mayoritariamente este curso.

Trataremos de reconvertir los datos a factores de conversión para después emplearlos para resolver el problema.

En este otro documento tienes otros dos ejemplos complicados explicados del todo siguiendo esta otra estrategia. En la imagen los puedes ver:

Sales y solubilidad

* Activar máquina de JAVA

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Coloides: el cajón de las mezclas difíciles

Leche vista al microscopio

Sangre vista al microscopio

En este enlace podrás aprender todo lo necesario sobre los coloides, y elaborar un experimento.

Muchas mezclas que nos rodean no son fáciles de clasificar. Basta citar unos ejemplos para encontrar dificultades: ¿humo? ¿espuma de afeitar? ¿pinturas?

Su comportamiento o propiedades los hacen difícilmente encajables en la clasificación habitual. En realidad tenemos que hacer una clasificación más exacta, pero para ello debemos reconducir los términos:

• Fase dispersante o fase continua, o componente mayoritario en la que se encuentra repartida al azar la fase dispersa.
• Fase dispersa (formada por las partículas coloidales) es el componente que se encuentra en menor proporción, repartido al azar entre las moléculas de la fase dispersante.

Nuestra nueva clasificación, en función del tamaño de las partículas de la fase dispersa quedaría más o menos así:

• Mezcla heterogénea o suspensión. En ellas el tamaño de la fase dispersa es mayor de 1000 nm.  La fase dispersa se observa a simple vista: arena con agua tras agitar. 
• Coloides o dispersión coloidal, en apariencia homogéneas (incluso algunas de ellas transparentes). En ellas el tamaño de la fase dispersa está entre 1 y 1000 nm. Con un ultramicroscopio, podríamos ver y por tanto detectar el soluto formado por agrupaciones o aglomerados de moléculas de la fase dispersa. Un ejemplo: mayonesa
• Mezclas homogéneas, también llamadas disoluciones verdaderas. En ellas el tamaño del soluto disuelto está entre 0,1 y 1 nm (es decir, no se observaría en ningún tipo de microscopio.

Tarea 1.
A la vista de esta clasificación, y de los ejemplos que se suministran, intenta clasificar estos coloides:

• Bruma
• Oro coloidal
• Gelatina
• Gel de baño

Tarea 2.
En este laboratorio virtual, clasifica las seis muestras usando los dos microscopios. Explica en clase el criterio que empleas para tu clasificación.

Tarea 3 
Investiga qué es el efecto Tyndall, y explica para qué sirve. Puedes ayudarte de este enlace y el vídeo que está insertado.

Sistemas materiales

1. La materia y sus propiedades.
2. Tipos de coloides (experimentos)
3. Disolución de un terrón de azúcar a escala molecular.
4. Aire, fundamental para la vida (presentación en Prezzi)
5. Disolución de la sal y cómo se alcanza la sturación, (applet de PhET)
6. Fabricación industrial de bebidas carbónicas. (vídeo)
7. Proceso de formación de mezclas y disoluciones