Apuntes de la unidad 3: LA MATERIA: ¿CÓMO SE PRESENTA?. DISOLUCIONES. SOLUBILIDAD.

• Método para resolver problemas
• Juego de clasificación de sistemas materiales
• Cromatografía: separación de mezclas homogéneas.
• Disoluciones: una vista a escala molecular.
• Coloides: entre mezclas homogéneas y mezcla heterogéneas
• Juego: ¿serás capaz de salir del desierto?
• ¿Qué es eso de la concentración?
• Juego de concentraciones (3 y 5 equipos)
• Mapas conceptuales de la unidad.

Tasa de alcoholemia y seguridad vial

1. ¿Cómo detectan el alcohol los alcoholímetros? Razona tu elección

a) Por un cambio de temperatura: el aire con alcohol es más caliente.

b) Mediante una reacción química en la que interviene el alcohol espirado.

c) Por la cantidad de aire que el conductor es capaz de expulsar de sus pulmones.

2. ¿Qué magnitud mide el alcoholímetro? 

a) La cantidad total de alcohol que ha bebido una persona.

b) La cantidad total de alcohol que hay en la sangre de una persona.

c) La concentración de alcohol en la sangre.

d) La cantidad de alcohol consumida en la última hora.

3. ¿Dónde se absorbe el alcohol ingerido?

a) En los pulmones. c) En el estómago.

b) En la garganta. d) En el intestino.

4. En las tablas aparecen las tasas de alcoholemia permitidas y los efectos de ciertas bebidas sobre la concentración de alcohol en sangre. Señala si las afirmaciones son verdaderas o falsas.

Fuente: Dirección General de Tráfico. (Valores correspondientes a personas de peso y estatura medias y en ayunas.)

a) Las mujeres pueden beber más alcohol que los hombres sin dar positivo en un control.

b) Los hombres pueden beber más alcohol que las mujeres sin dar positivo en un control.

c) Una cerveza proporciona menos alcohol que una copa de vino.

d) Los conductores profesionales pueden beber más cantidad de alcohol que los no profesionales sin dar positivo en un control de alcoholemia.

5. Observa las tablas de la actividad anterior y responde cuáles de estas personas podrán ponerse al volante:

a) Un joven que acaba de sacarse el permiso de conducir y que se ha tomado dos cervezas y un vaso de vino.

b) Una mujer taxista que se ha tomado medio vaso de vino.

c) Un conductor que ha bebido dos vasos de vino y una cerveza.

d) El conductor de un autobús escolar que se ha tomado un whisky y dos cervezas.

6. Observa cómo actúa el alcohol:

1.  El alcohol se absorbe en el estómago y en el intestino delgado.

2.  Luego llega hasta la sangre y se distribuye por todo el cuerpo, llegando al cerebro.

3.  Cada hora nuestro cuerpo metaboliza 0,12 g/L. Las mujeres metabolizan el alcohol más despacio que los hombres.

Ahora observa la siguiente gráfica y contesta:

a) ¿Cuándo se alcanza la concentración máxima de alcohol en sangre?

b) Calcula cuánto tiempo debe pasar hasta metabolizar una cantidad de alcohol de 0,50 g/L.

c) Si una persona ha bebido más de la cuenta y alcanza una concentración máxima de alcohol de 0,8 g/L, ¿cuánto tiempo debe transcurrir, como mínimo, hasta poder conducir? Elabora una gráfica parecida a la anterior para este caso.

7. Algunos automóviles disponen de un sensor que detecta la cantidad de alcohol ingerida a partir del aire espirado. Si la cantidad detectada es superior a cierto valor, el coche no arranca. ¿Qué te parece esta medida?

a) Debería implantarse en todos los automóviles, aunque encarezca el producto.

b) Es una tontería. Todo el mundo sabe bien lo que bebe.

c) Es interesante porque mucha gente con una tasa superior a la permitida piensa que ha bebido muy poco.

8. En muchos accidentes de tráfico hay jóvenes involucrados. En bastantes casos, además, el alcohol está presente. Observa la gráfica.

¿Qué medidas adoptarías para reducir el número de accidentes?

9. Elabora una lista con otros problemas (de salud o económicos…) que el alcohol causa en personas jóvenes.

Ahora que tienes más información, contesta: ¿es una buena idea intentar engañar al alcoholímetro?

Mapas conceptuales... nuestro GPS entre los distintos temas.

Solubilidad

 

Juego: métodos físicos de separación de sustancias.

Juego para clasificar sustancias (doble elección)

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 la disolución 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 cuatro 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.

  

Solución guiada a problemas de solubilidad

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

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.

Juego: ¿Serás capaz de salir del desierto?

Haz clic sobre la imagen inferior

Juego de concentraciones (3 y 5 equipos)

Juego de clasificación de sistemas materiales

Tres técnicas de cromatografía en papel

1. En tiras de papel

2. En servilleta de papel
3. En círculos.

Cromatografía en capa fina

Métodos para resolver problemas

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:

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.

Solubilidad de un soluto en una disolución

Las disoluciones de un soluto en una disolución pueden ser:

• Diluidas: poco soluto disuelto.
• Concentradas: mucho soluto disuelto.
• Saturadas, a una cierta temperatura: máxima cantidad de soluto disuelto. 
• Si intentamos disolver más soluto, quedará en el fondo del recipiente sin disolver.
• Si después de agitar la dislución encontramos soluto en el fondo, la disolución estará saturada.

La solubilidad:

• Es la concentración de la disolución saturada. 
• Se expresa en 
• gramos de soluto disueltos / 100 g de agua  
• gramos de soluto disueltos / 100 ml de agua
  

• Depende de:
• La naturaleza del soluto, es decir, del soluto que sea. Es decir, cada soluto, a una temperatura determinada, tiene un valor de la solubilidad.
• La temperatura. 
• En el caso de solutos sólidos, al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad. 
• Si el soluto es un gas, al aumentar la temperatura, disminuye la solubilidad.

  Tarea 1:

• Una de las sustancias A, B o C es un gas. ¿Puedes indicar cuál es? 
• Sustancia A: Elige 11 g de A y una temperatura de 22ºC. Observa que cuando no hay agua, todo el soluto está sólido.  
• ¿Con cuanta cantidad de agua queda 1,4 g de A sin disolver? 
•  ¿cuánta masa (g) de A estarán disueltos?
  

• Sustancia B: 
• ¿Le afecta más o menos la temperatura que a A?
•  Elige 31,3 g de B y 22ºC de temperatura. ¿Qué cantidad de agua (g y mL) tenemos que añadir para obtener una disolución saturada?  
• Si aumentamos la temperatura hasta 42ºC, ¿podremos disolver más soluto? ¿Por qué?  
• ¿Qué cantidad de agua tendremos que añadir a 31,3 g de B para que a la temperatura anterior de 42ºC la disolución quede saturada? 
• ¿Qué ocurre si añadimos más agua? 
• ¿Y si le añadimoe menos?
  

• Sustancia D: Ahora vamos a tratar de calcular la solubilidad de esta sustancia desconocida. Para ello, elige: 25 mL de agua y una temperatura de 50ºC... 
• ¿Cuánta cantidad (g) como máximo se puede disolver de soluto D?  
• Expresa ahora la solubilidad de D a 50ºC

Tarea 2:

Ahora vamos a trabajar con datos reales para diferentes solutos, y para ello usaremos la gráfica que hay más abajo.

1. ¿Son sólidos o gases los solutos de la gráfica de abajo? ¿A qué sustancia le afecta más la temperatura? ¿Por qué la gráfica comienza a 0ºC y finaliza a 100ºC?
2. Señala qué soluto es más soluble a 50ºC
3. Ordena los solutos poro su solubilidad creciente (de menos a más) si la temperatura es de 60ºC
4. Busca en el gráfico la solubilidad del nitrato de potasio a 50ºC. Con el dato anterior calcula la cantidad de nitrato de potasio que podemos disolver en 340 g de agua a 50ºC
5. ¿Qué cantidad de nitrato de potasio, a 50ºC, se disolverá en 340 mL de agua?
6. Si a 50ºC, tratamos de disolver 300 g de nitrato de potasio en 340 mL de agua, ¿qué cantidad estará disuelta y qué cantidad estará en estado sólido en el fondo del vaso?

Recuerda que...
La temperatura NUNCA participa 

de las proporciones definidas