SISTEMAS MATERIALES

Sistemas materiales
Sistemas material es un cuerpo o un conjunto de cuerpos, o de partes de un cuerpo, o de una porción de Universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio.
Cambios de estado
Es el pasaje de un estado a otro, por variación de la temperatura o de presión o de ambos factores conjuntamente.
Estado sólido: es aquel que posee forma y volumen constantes y donde la fuerza de atracción entre las moléculas es mayor que la repulsión entre las mismas.
Estado líquido: es aquel que posee volumen constante pero su forma es variable y donde la fuerza de atracción entre las moléculas es igual a la repulsión entre las mismas.
Estado gaseoso: es aquel que no posee forma ni volumen constantes y donde la fuerza de repulsión entre las moléculas es mayor que la de atracción entre las mismas.

Estados intermedios de la materia
Entre sólido y líquido
Estado pastoso: más semejante al sólido que al líquido, es el que presentan manteca, vaselina sólida, jabón; cuando se los comienza a calentar.
Estado viscoso: más semejante al líquido que al sólido, es el que presentan jarabes, vaselina líquida etc.
Entre líquido y gaseoso
Estado vesicular: por ejemplo, el agua contenida en las nubes.
Estado radiante: por ejemplo, el de los gases a bajas presiones.
Los cambios que puede experimentar la materia son:
1) Fusión
4) Licuación
2)Solidificación
5) Volatilización
3) Vaporización
6) Sublimación
Fusión es el pasaje de estado sólido al estado líquido

Temperatura de fusión o punto de fusión
Es la temperatura constante en la cual una determinada sustancia (pura) pasa a líquido, para un determinado calor de la presión atmosférica.La temperatura permanece constante porque todo el calor que se entrega a la sustancia, lo emplea en el trabajo de transformación de sólido a líquido.
Solidificación es el pasaje del estado líquido al estado sólido
Es el estado inverso a la fusión. Se comprueba entonces que:
Toda sustancia pura pasa a estado sólido a una determinada temperatura llamada punto de solidificación.
Durante la solidificación la temperatura permanece constante.
Punto de solidificación
Es la temperatura en la cual el líquido pasa a estado sólido. Es constante para cada sustancia pura mientras la presión permanezca constante.
Vaporización es el pasaje del estado líquido al estado gaseoso
Se pueden distinguir dos formas de pasaje:
Evaporación
Ebullición
Evaporación
Es el pasaje de estado líquido a gaseoso que se verifica a partir de la superficie del líquido
La evaporación es un fenómeno que se verifica a partir de la superficie de la masa líquida (no vemos el fenómeno, lo comprobamos al observar como desaparece el líquido)
A mayor superficie, mayor evaporación.
A mayor temperatura ambiente mayor evaporación: la ropa en verano se seca más rápido.
Durante la evaporación, el líquido absorbe calor ambiente. Si colocamos alcohol sobre la palma de la mano, se evapora y notamos sensación de frío.
Ebullición
Es el pasaje de estado líquido a gaseoso, que se verifica en toda la masa líquida con producción de burbujas y a una determinada temperatura para un valor dado de la presión exterior.
A mayor presión mayor temperatura de ebullición.
A menor presión menor temperatura de ebullición.
Punto de ebullición
Es la temperatura en la cual la presión del vapor del líquido es igual a la presión exterior que soporta el líquido en cualquier punto de la superficie.
Licuación es el pasaje del estado gaseoso al estado líquido
En general, los gases al ser enfriados o comprimidos se convierten en líquidos.
Pero muchos no logran estas condiciones. No logran licuarse a pesar de ser expuestos a grandes presiones.Se comprobó que, en ciertos casos, debía procederse a enfriarlos hasta cierta temperatura y luego comprimirlos.
Clasificación:
Condensación es el pasaje del estado gaseoso al estado líquido
Cuando un vapor sufre un descenso brusco de temperatura o cuando toca una superficie fría se condensa.Ejemplos:a) Vapor de agua contra el vidrio se forman gotitas de agua.b) Las nubes al enfriarse bruscamente producen lluvia.En estos caso el vapor de agua se ha condensado.
Volatilización es el pasaje del estado sólido directamente al estado gaseoso sin pasar previamente, por el estado líquido.
Esta particularidad sólo la presentan, a presión de 1 atmósfera, ciertas sustancias como el yodo, la naftalina, el ácido benzoico, etc.
Sublimación es el pasaje del estado gaseoso directamente al estado sólido sin pasar previamente, por el estado líquido.
Es el proceso inverso al de la volatilización.

Sistema homogéneo
Es aquel que en todos los puntos de su masa posee iguales propiedades intensivas.
Agua destilada, hielo, oxígeno, etc.
Clasificación de los sistemas homogéneos
Sustancias puras
Son sistemas homogéneos que están formados por una sola sustancia.Poseen propiedades intensivas constantes, propias y exclusivas de ellas.Resisten los procedimientos mecánicos y físicos del análisis.Ninguno de éstos permiten obtener porciones que no sean de esa sustancia pura.
Soluciones
Las soluciones también son sistemas homogéneos, pero éstos se hallan formados por más de una sustancia. Por eso pueden resolverse en fracciones (agua y sal) por medios físicos (destilación)

No fraccionables: formadas por una sola sustancia
Fraccionables: formada por varias sustancias
Propiedades invariables y características
Sus propiedades varían.
Una sola clase de moléculas, dos o más clases de moléculas

Fraccionamiento de los sistemas homogéneos
Destilación
Es la separación de un líquido cualquiera de otro con el cual está formando una solución (agua y sal; agua y alcohol)
Esta operación consiste en transformar un líquido en vapor y condensar el vapor por enfriamiento.
A) Destilación simple
Se emplea este método para separar un disolvente de las sustancias sólidas disueltas en él.
B) Destilación fraccionada
Se emplea para separar dos o más líquidos mezclados que tienen diferentes puntos de ebullición

Sistema heterogéneo
Es aquel que en distintos puntos de su masa posee diferentes propiedades intensivas.
Sistema inhomogéneo
Es aquel cuyas propiedades varían en forma gradual y continua.
Fase
Es cada uno de los sistemas homogéneos que componen un sistema heterogéneo.Las fases están separadas unas de otras, por superficies llamadas interfases.
Fases, interfases y componentes de los sistemas heterogéneos
1. En el caso de un sistema formado por: hielo, agua y aire
A) Tres fases: fase aire, fase hielo y fase agua.
B) Dos componentes: agua (líquida y sólida) y aire.
C) Tres interfases: hielo-agua; hielo-aire; agua-aire.
2. En el caso del sistema agua-aceite
A) Dos fases: fase agua y fase aceite
B) Dos componentes: agua y aceite
C) Una interfase: agua-aceite
3. En un sistema agua-hielo-vapor de agua
A) Tres fases: hielo, agua y vapor de agua.
B) Un componente: el agua en tres estados físicos.
C) Tres interfases: hielo-agua; hielo-vapor; agua-vapor.
Los sistemas heterogéneos se pueden clasificar en:
Dispersiones
Dispersiones groseras: sus fases se distinguen a simple vista
yodo y arena
hierro y azufre
agua y aceite
Dispersiones finas: sus fases se distinguen con ayuda de una lupa o un microscopio.
Emulsiones: cuando las fases son líquidas. Ejemplo: leche(crema y suero).
Suspensiones: cuando una fase es líquida y la otra sólida finamente dividida. Ejemplo: negro de humo en agua(tinta china).
Dispersiones coloidales: sus fases pueden observarse con el ultramicroscopio. Ejemplo: clara de huevo dispersa en agua, gelatina.
Métodos de separación de fases
Las fases de un sistema heterogéneo pueden separarse por diferentes métodos
Métodos mecánicos
Se realizan sin que ocurra entre el sistema y el ambiente que lo rodea un intercambio apreciable de calor(energía).
Imantación
Permite separar un sistema formado por arena-hierro. El método consiste en colocar el sistema sobre un vidrio o papel y deslizar por debajo de él un imán, siempre en el mismo sentido, hasta separar el hierro.
Filtración
Por este método se separa un sólido insoluble de un líquido. Ejemplo arcilla y agua.El sólido queda retenido en el papel de filtro, el líquido pasa a través de él.

Levigación
El método se emplea para separar por medio de una corriente de agua o aire, dos sólidos. Las partículas más livianas son arrastradas por la corriente. Ejemplo: para separar pepitas de oro, de arcilla se pasa una corriente de agua que arrastre la arcilla, quedando el oro.
Tamización
Sirve para separar dos sólidos de distinto tamaño de granos, valiéndose de un tamiz. Ejemplo: separación de arena y canto rodado; arena y harina
Decantación
Permite separar dos líquidos no miscibles (que no se mezclan), aprovechando su distinta densidad. Ejemplo: aceite y agua. También para separar un líquido de un sólido insoluble, como el caso de la arena y el agua.
Centrifugación
Se usa para separar una dispersión fina .Permite acelerar la decantación. Ejemplo: polvo de carbón disperso en agua
Métodos físicos
Se realizan cuando existe un intercambio de energía entre el sistema y el medio que lo rodea.
Lixiviación
Es un método donde intervienen procesos mecánicos y físicos, y mediante él se pueden separar dos sólidos, de los cuales uno de ellos es soluble en un líquido.Ejemplo: el sistema are-sal ,se puede separar adicionando agua
Evaporación
Se emplea para separar un sistema sólido-líquido. Ejemplo: creta y agua
Sublimación
Se pueden separar dos sólidos, de los cuales uno volatiliza y luego sublima. Ejemplo : arena-yodo

SISTEMAS MATERIALES: EJERCITACIÓN

01) Un sistema material está formado por agua, arena ( # ), partículas de corcho y limaduras de hierro, indicar justificando:
a) si el sistema es homogéneo o heterogéneo.
b) cantidad de fases.
c) cantidad de componentes.
d) los métodos de separación que se pueden utilizar para separar las fases.
02) Clasificar los siguientes sistemas en homogéneos y heterogéneos, justificando la respuesta:
a) limaduras de cobre y limaduras de hierro
b) sal fina y arena ( # )
c) tres trozos de hielo
d) agua y aceite
e) sal parcialmente disuelta en agua
f) sal totalmente disuelta en agua
g) azufre en polvo y una barra de azufre
03) En un recipiente se colocan medio litro de agua, remaches de aluminio y aceite. Indicar que tipo de sistema es, cuantas fases posee, cantidad de componentes y como se debe procecer, dando el nombre del método, para separar las fases.
04) Proporcione ejemplos de un sistema material constituido por
a) dos fases y dos componentes
b) tres fases y tres componentes
c) cuatro fases y tres componentes
d) cuatro fases y cuatro componentes
05) Un sistema se forma con partículas de iodo, sal común de cocina, polvo de carbón y limaduras de hierro. Proponga que métodos de separación utilizaría para separar las fases constituyentes. Justificar.
06) Proponga el ejemplo de un sistema material heterogéneo que para separar sus fases se utilizen los siguientes métodos de separación:
a) tría, atracción magnética y filtración
b) tría y levigación
c) sublimación, disolución y filtración
d) tamización y levigación
07) Caracterizar al sistema material constituido por un anillo de oro con una esmeralda y ocho brillantes.
( # ) suponer que la arena está formada a partir de un solo componente