Sustancias puras, mezclas y métodos de separación
Sustancias puras y mezclas
Al terminar vas a poder clasificar cualquier material en elemento, compuesto, mezcla homogénea o heterogénea, deducir esa clasificación con dos preguntas en vez de una lista, explicar por qué la sal no se parece ni al sodio ni al cloro, y decidir qué hace falta para separar cada caso.
Toda la clasificación sale de dos preguntas
La materia se clasifica en cuatro cajones, y no hace falta recordarlos como lista suelta: se llega a ellos con dos preguntas hechas en orden.
Primera pregunta: ¿la composición es fija o variable? Si es fija —siempre los mismos componentes en la misma proporción—, es una sustancia pura. Si podés ponerle más de un ingrediente o menos, es una mezcla. Un vaso de agua es agua; un vaso de agua con sal puede tener una cucharada o tres.
Segunda pregunta, y depende de la respuesta anterior. Si es sustancia pura: ¿hay un solo tipo de átomo o varios unidos? Si es mezcla: ¿se distinguen los componentes?
De ahí salen los cuatro:
- Elemento: un solo tipo de átomo. No se puede descomponer por métodos químicos. Oro, oxígeno, hierro.
- Compuesto: dos o más elementos unidos químicamente en proporción fija. Agua (H₂O), sal de cocina (NaCl). Se separan solo por métodos químicos.
- Mezcla homogénea o disolución: los componentes no se distinguen a simple vista. Agua con sal, aire, bronce.
- Mezcla heterogénea: los componentes se distinguen. Agua con arena, ensalada, granito.
Fijate que el orden importa. Primero decidís pura o mezcla, y solo después abrís la subdivisión. Empezar por «¿se ve uniforme?» es lo que hace que la gente llame compuesto al agua con sal.
La diferencia que más se cobra: compuesto contra mezcla
Las dos cosas tienen más de un elemento adentro. La diferencia está en cómo están juntos.
| Compuesto | Mezcla | |
|---|---|---|
| Unión | química | física |
| Proporción | fija | variable |
| Cómo se separa | métodos químicos | métodos físicos |
| Propiedades | nuevas, distintas de sus partes | las de sus componentes |
Leé la tabla de arriba hacia abajo y vas a ver que cada fila es consecuencia de la primera. Si la unión es química, hay que romper esa unión para separar, y romper uniones químicas es un método químico. Si la unión es química, los átomos quedan enlazados en una proporción determinada, y por eso es fija. Y si los átomos quedaron enlazados formando algo distinto, lo que resulta se comporta distinto.
Esa última fila es la más sorprendente y la que mejor prueba el punto. El sodio es un metal tan reactivo que arde al contacto con el agua. El cloro es un gas tóxico. Unidos químicamente forman cloruro de sodio: la sal que le ponés al gallo pinto. Las propiedades del compuesto no son la suma de las de sus partes: son nuevas.
En una mezcla eso no pasa. En el agua con sal, la sal sigue siendo salada y el agua sigue siendo agua. Por eso basta evaporar —un método físico— para recuperarlas.
Homogénea o heterogénea: el criterio es lo que se ve
La segunda pregunta de las mezclas es sencilla, pero se aplica mal. El criterio es si se distinguen los componentes, no el estado ni la apariencia de «líquido puro».
- El aire es una mezcla homogénea de gases, aunque sea un gas y aunque no se le vea nada adentro. No es sustancia pura: tiene nitrógeno, oxígeno y otros gases en proporción variable.
- El granito es una mezcla heterogénea, aunque sea un sólido compacto: se le ven los granos de distinto color.
- El agua con sal es homogénea: la sal está ahí, pero no se distingue.
- El agua con arena es heterogénea: la arena se ve.
Que no se vea algo no lo vuelve puro. Que no se vea algo solo lo vuelve homogéneo.
Ejemplos resueltos
1. ¿Por qué el agua es un compuesto y el agua con sal es una mezcla? El agua tiene siempre dos hidrógenos por cada oxígeno: proporción fija y unión química. Al agua con sal se le puede poner más o menos sal: proporción variable. Además la sal se recupera evaporando, que es un método físico; separar el agua en hidrógeno y oxígeno requiere un método químico.
2. Clasificá: oxígeno, agua de mar, granito, dióxido de carbono, café con leche y hierro. Elementos: oxígeno y hierro —un solo tipo de átomo—. Compuestos: dióxido de carbono —carbono y oxígeno unidos químicamente en proporción fija—. Mezcla homogénea: agua de mar y café con leche —no se distinguen los componentes—. Mezcla heterogénea: granito —se le ven los granos—.
3. «El aire es una sustancia pura porque no se le ve nada adentro.» ¿Correcto? No. El aire es una mezcla homogénea de gases. La primera pregunta lo resuelve: su composición varía según el lugar y la altura, así que no es pura. Que no se distinga es lo que lo hace homogéneo, no puro.
4. El sodio arde con el agua y el cloro es tóxico. ¿Por qué la sal es comestible? Porque en la sal el sodio y el cloro están unidos químicamente formando un compuesto, y las propiedades del compuesto son nuevas, distintas de las de sus elementos. No es una mezcla de sodio y cloro sueltos.
5. Una muestra se separa completamente por filtración. ¿Era compuesto o mezcla? Mezcla, y además heterogénea. La filtración es un método físico, y los métodos físicos solo separan mezclas. Un compuesto necesitaría una reacción química.
Los errores que más se cobran
- Llamar compuesto a una mezcla homogénea. Nace de usar la apariencia como criterio: como se ve uniforme, parece una sola cosa. Pero lo que define al compuesto es la unión química y la proporción fija, no la vista.
- Creer que el aire es una sustancia pura. Mismo origen: no se le ve nada adentro. Es una mezcla de gases con proporción variable.
- Confundir elemento con átomo. El átomo es la partícula; el elemento es la sustancia formada por un solo tipo de átomo. El hierro es un elemento, y está hecho de átomos de hierro.
- Olvidar que en el compuesto las propiedades cambian. El sodio es explosivo con el agua y el cloro es tóxico, pero juntos son sal de mesa. Si esperás que el compuesto se parezca a sus partes, vas a clasificar mal.
- Clasificar por el estado en vez de por lo que se ve. El aire es gas y es homogénea; el granito es sólido y es heterogénea. El estado no decide nada acá.
- Creer que un compuesto se separa por métodos físicos. Como la unión es química, hace falta una reacción química para deshacerla. Evaporar o filtrar no rompe enlaces.
Clave de análisis
Si se te borra el esquema, lo volvés a armar con dos preguntas en orden. La primera: ¿la composición es fija o variable? Fija, sustancia pura; variable, mezcla. La segunda depende de la primera: en las puras, ¿un tipo de átomo o varios unidos? —elemento o compuesto—; en las mezclas, ¿se distinguen o no los componentes? —heterogénea u homogénea—. Cuatro cajones que salen de dos decisiones, no de una lista.
La segunda idea que reconstruye todo es que la unión química cambia la sustancia y la unión física no. De ahí salen las cuatro filas de la tabla sin aprenderlas por separado: si la unión es química, la proporción es fija, la separación es química y las propiedades son nuevas. Si es física, la proporción es variable, la separación es física y cada componente conserva lo suyo. El caso de la sal —sodio explosivo más cloro tóxico igual a condimento— es el recordatorio más claro de que el compuesto no es la suma de sus partes.