Segunda Parte: Composición y Descomposición de Sistemas Materiales

Introducción

Un SISTEMA es todo cuerpo o conjunto de cuerpos que de modo real o imaginario es aislado del resto de la materia para proceder a su análisis.

Existen sistemas HOMOGENEOS, en los cuales las distintas sustancias (componentes) no se diferencian porque todas ellas tienen las mismas propiedades, por lo que forman una sola fase; y sistemas HETEROGENEOS. Formados por dos o más faces (sistemas homogéneos) que se diferencian por poseer distintas propiedades.

Los sistemas homogéneos no se pueden descomponer, a no ser que se puedan someter al proceso de Destilación.

Existen también los sistemas DISPERSOS: mezclas en las que un componente es agua (en mayor cantidad) y el otro es un sólido. Se caracterizan por tener un producto desparramado dentro de un desparramable. Si el desparramado es soluble, hablamos de algo disuelto dentro de un disolvente.

Primer Sistema

Formado por dos fases:

• Arena (Sólido)

• Grava (Sólido)

Es un sistema heterogéneo ya que está formado por dos fases (arena y grava) y dos componentes, que se diferencian por su color, forma y tamaño de las partículas.

composición: ¿cómo realizar este sistema?

Coloca en un vaso de precipitado arena y luego le agregamos grava.

Después mezclar los dos componentes con una varilla.

DESCOMPOSICIÓN:

Proceso a utilizar: Tamización

Procedimiento:

Colocar un tamiz (alambre tejido) sobre un recipiente vacío.

Volcar sobre el mismo el sistema material (arena y grava) y sacudirlo.

Observación:

La arena, al tener partículas más finas que los aujeritos del tamiz, se escurrirá por los mismos, pasando al recipiente de abajo. La grava se separará de la arena porque no podrá pasar por esos huecos, ya que a diferencia de la arena, sus partículas son más grandes que dichos agujeros.

Conclusión:

El tamaño de las partículas permitió que el sistema heterogéneo, grava y arena, sea descompuesto por Tamización.

Segundo Sistema

Formado por dos fases:

• Azufre molido (Sólido) Partículas sólidas más pequeñas

• Limadura de Hierro (Sólido) que las del sistema anterior.

Es un sistema heterogéneo ya que está formado por dos fases (azufre molido y limadura de hierro) y dos componentes, que se diferencian por su color, pero no por eso pueden separarse.

composición: ¿cómo realizar este sistema?

Coloca el azufre molido sobre un cristalizador y luego agregarle la limadura de hierro.

Mezclar los dos componentes con una varilla.

DESCOMPOSICIÓN:

Proceso a utilizar y Procedimiento de cada uno:

• Separación magnética (imantación, es el más efectivo)

Pasar un imán por sobre el sistema.

Despegar del imán las limaduras de hierro que ha quedado imantadas.

Observación:

Al pasar el imán por sobre el sistema, este atrae solo la fase magnética del mismo (las limaduras de hierro). El azufre en polvo queda en el cristalizador por su característica de antimagnetismo.

Conclusión:

La diferencia de las fases del sistema con respecto a que una era magnetizable y la otra no permitió que este sistema heterogéneo se pueda descomponer.

• Venteo

Soplar en la superficie del cristalizador para que el azufre, que posee menor peso específico que el hierro, se vuele.

Observación:

La limadura de hierro queda en el cristalizador y el azufre en polvo se vuela por poseer menor peso específico. Realizando este proceso de separación una de las fases se “pierde” (azufre) y la otra queda (limaduras de hierro).

• Filtración

Verter el sistema en un vaso de precipitado con agua (formando un sistema heterogéneo de tres fases).

Dejar que la limadura de hierro precipite, ya que tiene mayor peso específico que el agua, al contrario del azufre, que flotara.

Volcar poco a poco el agua con el azufre en un aparato de filtración, cuidando que el hierro permanezca en el vaso de precipitado.

Después realizar una segunda filtración, que separará el resto del agua de la limadura de hierro.

Observación:

Con este proceso se separan las dos faces, primero se le agrega agua al sistema, luego se le separa el azufre del mismo y después se separa la limadura de hierro. Este proceso es muy largo debido a que se deben hacer dos filtraciones.

• Levigación

Volcar el sistema en un vaso de precipitado y agregarle agua poco a poco.

Observación:

El azufre, de menor peso específico que el hierro, flotará y se saldrá del vaso cuando este se rebalse. El hierro precipitará.

Conclusión:

En los procesos de venteo, filtración y levigación, la diferencia de las fases del sistema con respecto a su peso especifico (peso/volumen) permitió que este sistema heterogéneo se pueda descomponer.

Tercer Sistema

Formado por dos fases:

• Arena (Sólido no soluble)

• Agua (Líquido)

Es un sistema heterogéneo, sistema disperso grueso (porque las partículas de arena son de gran tamaño, visibles), ya que está formado por dos fases (agua y arena) y dos componentes, que se diferencian por su estado, uno es líquido (agua) y el otro sólido (arena) y su peso específico (agua=1gm/cm3; arena=2,6gm/cm3).

composición: ¿cómo realizar este sistema?

Colocar agua en un vaso de precipitado y agregarle arena.

Después mezclar los dos componentes con una varilla.

DESCOMPOSICIÓN:

Proceso a utilizar: Filtración

Procedimiento:

Volcar el sistema en el embudo del aparato de filtración.

Observación:

La arena quedará en el filtro, ubicado dentro del embudo, y el agua pasará al vaso de precipitado que se encuentra abajo el embudo.

Conclusión:

La diferencia de estado y que la arena no se disolvió en el agua (no es soluble), permitió que el agua pase por el filtro y la arena no. Así el sistema heterogéneo, agua y arena, pudo ser descompuesto por Filtración.

Cuarto Sistema

Formado por dos fases:

• Agua (Líquido)

• Aceite (Líquido)

Es un sistema material heterogéneo, sistema disperso de emulsión, ya que está formado por dos fases (agua y aceite) y dos componentes, que se diferencian por su color y su peso específico.

composición: ¿cómo realizar este sistema?

Coloca en un vaso de precipitado aceite y luego agregarle agua.

Después mezclar los dos componentes con una varilla.

Se formará una emulsión (gotitas de un líquido dentro de otro líquido).

DESCOMPOSICIÓN:

Proceso a utilizar: Decantación

Procedimiento:

Cargar la ampolla del Aparato de Decantación y dejar reposar el sistema

Abrir el robinete y cerrarlo luego de que el agua halla caído en el vaso de precipitado.

Cambiar el vaso de precipitado lleno de agua por uno vacío.

Volver a abrir el robinete para dejar que caiga el aceite.

Observación:

Al revolver el sistema, se emulsiona. Al dejarlo reposar, el agua, fase con menor peso específico que el aceite, decanta.

Conclusión:

La diferencia de las dos fases del sistema heterogéneo, aceite y agua, en cuanto a peso específico (el agua posee mayor peso específico que el aceite) permitió que el mismo sea descompuesto por Decantación. Mientras que el peso específico del agua es de 1gm/cm3, el del aceite es de 0,87 a 0,97gm/cm3, según el tipo de aceite.

Quinto Sistema

Formado por una fase:

• Sulfato de cobre en agua

y 2 componentes:

• Sulfato de Cobre (sólido soluble)

• Agua (líquido)

Es un sistema homogéneo, sistema disperso de solución (porque no pueden diferenciarse los 2 componentes), ya que está formado por dos fases (arena y grava) y dos componentes. El sulfato de cobre esta disuelto en agua.

composición: ¿cómo realizar este sistema?

Colocar en un vaso de precipitado el agua y luego el sulfato de cobre.

Después mezclar los dos componentes con una varilla.

DESCOMPOSICIÓN:

Proceso a utilizar: Destilación

Procedimiento:

Colocar el sistema en el balón del aparato de destilación

Poner en funcionamiento el aparato de Destilación: Encender el mechero y abrir la llave del agua para que el tubo refrigerante se llene de agua.

Observación:

En el balón de Destilación, el agua se vaporizó y pasando por el tubo refrigerante, paso al estado líquido, cayendo luego en el vaso de precipitado. El sulfato de cobre queda en el balón de Destilación.

Conclusión:

La diferencia entre los dos componentes del sistema con respecto a su punto de ebullición, permitió descomponer el sistema homogéneo (sulfato de cobre en agua) por el proceso de Destilación.

Sexto Sistema

Formado por una fase y dos componente :

• Alcohol (Líquido)

• Agua (Líquido)

• Zumo de uva (Líquido)

Es un sistema homogéneo ya que está formado por una fase (vino) y 3 componentes básicos (agua, alcohol, zumo de uva).

DESCOMPOSICIÓN:

Proceso a utilizar: Destilación

Procedimiento:

Colocar el sistema (vino) dentro del balón de destilación.

Poner en funcionamiento el aparato de Destilación: Encender el mechero y abrir la llave del agua para que el tubo refrigerante se llene de agua.

Observación:

El alcohol que posee el vino, al llegar a su punto de ebullición (78ºC), se vaporiza. Pasando por la parte interna del tubo refrigerante, su estado cambia de gaseoso a líquido, volcándose en el vaso de precipitado. En el balón de precipitación, queda el agua con el zumo de uva.

Conclusión:

La diferencia entre los componentes del sistema homogéneo con respecto a su punto de ebullición, permitió separar el alcohol del resto del sistema por el proceso de Destilación.

Procesos para la descomposición de sistemas materiales

Tamización

Consiste en verter el sistema material en un tamiz (alambre tejido), que tiene un vaso de precipitado debajo. El componente del sistema con partículas más pequeñas que los agujeritos del tamiz caerán dentro del vaso de precipitado y el componente con partículas más grandes quedará sobre el tamiz.

En este proceso, la diferencia en el tamaño de las partículas de los componentes permite la descomposición de los sistemas heterogéneos.

Separación Magnética

Consiste en pasar un imán por sobre el sistema material. El componente magnetizable se adherirá al imán. En cambio, el componente no magnetizable quedará en el cristalizador.

En este proceso, la propiedad de ser magnetizable que poseen algunos componentes permite la descomposición de los sistemas heterogéneos.

Venteo

Consiste en soplar sobre la superficie del cristalizador donde se encuentra el sistema material. El componente de menor peso específico se volará, mientras que el de mayor peso específico quedará en el cristalizador. Este método, no garantiza una total descomposición del sistema, ya que es muy inexacto.

En este proceso, la diferencia del peso específico (peso / volumen) de los componentes permite la descomposición de los sistemas heterogéneos.

Filtración

Este proceso consiste en la separación de partículas sólidas suspendidas en un líquido, mediante una superficie permeable (filtro). Al verter el sistema en el aparato de filtración, la fase líquida pasa a través del filtro hacia el vaso de precipitado, mientras que la sólida es retenida.

En este proceso, la diferencia del tamaño de las partículas, unas sólidas y otras líquidas permite la descomposición de los sistemas heterogéneos.

Levigación

Consiste en agregar H2O a un sistema compuesto por dos componentes sólidos y dejarlo reposar. De esta manera, el componente con mayor peso específico que el agua precipita y el de menor peso específico que el agua flota. Luego se agrega lentamente más agua hasta que el sistema rebalse del recipiente. Así el componente que flotaba saldrá del vaso y el que precipitó quedará en el mismo. Ahora quedaron formados dos sistemas dispersos compuestos por un sólido en agua, para descomponerlos se procede al mecanismo de Filtración.

La diferencia de peso específico, existente entre los dos componentes hace posible la descomposición del sistema heterogéneo, mediante este proceso.

Decantación

Este método consiste en separar dos componentes líquidos mediante el siguiente proceso: Se coloca el sistema material en la ampolla de decantación y se lo deja reposar hasta que el componente con mayor peso específico decante (se sitúe en el cuello de la ampolla). Luego se abre el robinete y el componente que decanto se traslada al vaso de precipitado. Después se cierra el robinete, se saca el vaso de precipitado y colocando uno nuevo, se vuelve a abrir el robinete dejando que el componente con menor peso específico se vuelque en el nuevo vaso.

La diferencia de peso específico, existente entre los dos componentes líquidos hace posible la descomposición de los sistemas heterogéneos, mediante este proceso.

Destilación

Este proceso consiste en separar un sistema homogéneo, en el que un componente esta disuelto en otro. Se coloca el sistema material en el balón de destilación. Se pone en funcionamiento el aparato: Encender el mechero y abrir la llave del agua para que el tubo refrigerante se llene de agua.

Cuando el componente, cuyo punto de ebullición es a menor temperatura, llegue a este punto se vaporizará (pasa de estado líquido a gaseoso). Luego, al pasar por el tubo refrigerante, volverá a estado líquido, cayendo adentro del vaso de precipitado. De esta manera, los componentes quedan separados, uno en el balón de destilación y otro en el vaso de precipitado.

La diferencia de punto de ebullición (la temperatura a la que hierve una sustancia), entre los dos componentes del sistema hace posible la descomposición del mismo, mediante este proceso.

VINO (fase)