SISTEMAS MATERIALES

Es una porción del Universo que se independiza, en forma real o imaginaria, del resto, para su estudio.

Los sistemas materiales pueden intercambiar materia y/o energía con el medio que los rodea, y según el tipo de intercambio pueden ser:
Ø Abiertos: donde hay intercambio de materia y de energía. Ejemplo una fogata
Ø Cerrados: donde no hay intercambio de materia pero si de energía. Ejemplo una lamparita encendida.
Ø Aislados: donde no hay intercambio de materia ni de energía. Ejemplo un termo.

Cuando se tienen encuentran las propiedades intensivas, los sistemas materiales se clasifican:
Ø Homogéneo: cuando las propiedades intensivas son las mismas en cualquier parte del sistema. Ejemplo: agua de la canilla, un terrón de azúcar
Ø Heterogéneo: cuando las propiedades no son constante en todos los puntos del sistema. Ejemplo: agua y aceite. En estos sistemas se pueden diferenciar fases, o sea porciones en las cuales los valores de las propiedades intensivas son constantes. Por ejemplo una bebida con cubitos, la bebida es un fase y los cubitos otra fase. Las fases están separadas entré sí por límites bien definidos llamados interfaces. Los sistemas heterogéneos se pueden separas las fases por medio de diversos métodos. La elección del método a utilizar dependerá de las características de las sustancias y de sus estados de agregación.
Ø Inhomogéneo: cuando los valores de las propiedades intensivas son distintas en diferentes partes del sistema, pero en ellos no existen superficies de discontinuidad bien definidas, sino que se produce una transición gradual en esos valores a medida que nos trasladamos en el sistema. Ejemplo: la atmósfera terrestre.

Un sistema material puede tener una o varias sustancias, las que se denominan componentes. Si tiene un solo componente se trata de una sustancia y si tiene varios de una mezcla. Ejemplo: un sistema formado por agua y aceite, es un sistema heterogéneo de dos componentes y dos fases. El diamante, es un sistema homogéneo de una fase y un componente.

Y LAS SOLUCIONES?
Una solución es una mezcla homogénea donde las partículas dispersas son iones, moléculas o grupos muy pequeños de ellos, menores de 1000 átomos por partículas, que no pueden filtrarse ni sedimentarse.
Las soluciones se forman por combinación entre líquidos, sólidos y gases, solo que esta mezcla resultante es homogénea.
Los componentes de una solución se llaman soluto y solvente.
El soluto es la sustancia que se encuentra en menor proporción y el solvente es la que se encuentra en mayor proporción. Otro criterio que se utiliza es. Solvente es el componente cuyo estado de agregación coincide con el de la solución formada.
Cuando un soluto se disuelve en un solvente, las propiedades de la solución obtenida son distintas de las del solvente puro. Las propiedades de una solución cuya variación depende exclusivamente de la cantidad de soluto añadido, sin importar su naturaleza, se denominan propiedades coligativas.
Entre esas propiedades figuran:
Descenso crioscópico, disminución de la presión de vapor, ascenso ebulloscópico, presión osmótica

SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA SOLUCIÓN

v DESTILACIÓN SIMPLE
Si uno de los componentes tiene un punto de ebullición marcadamente menor que el resto, al calentar la solución se desprenderán primero sus vapores, que pueden licuarse otra vez si se los pone en contacto con una superficie fría (refrigerante).

v CRISTALIZACIÓN
Cuando se caliente una solución de un soluto de mayor punto de ebullición que el solvente, a medida que éste se evapora aumenta la concentración del soluto, hasta que se hace mayor que la solubilidad. Entonces comienza a cristalizar soluto puro y se puede separar por filtración.

v EXTRACCION CON SOLVENTE
Si se agrega un solvente inmiscible a la solución acuosa y se agita y luego se deja reposar, se formarán dos fases, la del agua y la del solvente agregado. La cantidad de soluto que había en la solución original se repartirá entre las dos fases, manteniendo una relación de concentraciones igual al cociente de las solubilidades del soluto para cada uno de los solventes a esa temperatura; esa relación de solubilidades se conoce como coeficiente de reparto.

v CROMATOGRAFÍA
Una técnica analítica que se basa en el principio de extracción con solvente

v DESTILACIÓN FRACCIONADA
Cuando la diferencia entre los puntos de ebullición de los componentes no es muy grande, el proceso de destilación simple no permite separarlos completamente. Si entre el recipiente donde se calientan los líquidos y el refrigerante se coloca una columna rellena de un material con una gran superficie de contacto, la columna condensará el componente menos volátil, legando al refrigerante sólo los vapores del más volátil. Cuanto más cercanos sean los puntos de ebullición, tanto más larga deberá ser la columna

MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE FASES

v Centrifugación
Se utiliza para separar un líquido de un sólido.
La mezcla se coloca en unos tubos de base cónica (tubos de centrífuga) y éstos dentro de una centrífuga, que consta de un plato que sostiene los tubos y gira a alta velocidad. La fuerza centrífuga hace que la fase sólida sedimente en el fondo de los tubos. Luego, por inversión del tubo o aspiración con una pipeta, separa el líquido

v Filtración
Se usa para separar un líquido de un sólido, cuyo tamaño particular quede retenido por la malla del filtro.
Cuando se filtra el sólido queda retenido en el malla/papel filtro.

v Flotación
Sirve para separar dos sólidos de distinta densidad mediante el agregado de un líquido de densidad intermedia

v Decantación
Se emplea cuando la mezcla está formada por líquidos no miscibles.
También puede emplearse para separar un líquido y un sólido insoluble en ese líquido.

v Imantación
Se utiliza para separar dos sólidos, unos de los cuales tiene propiedades magnéticas.

v Tamización
Se emplea cuando las fases del sistema son sólidas y tienen partículas de tamaño diferentes.
La mezcla pasa por un tamiz, para que las partículas de mayor tamaño queden retenidas y las otras pasen por los poros del tamiz.

v Sublimación
Se utiliza para separar dos sólidos, uno que sublima y el otro no.
Lo que ocurre es una volatilización seguida de una sublimación.

v Extracción, filtración y evaporación
Se usa para separar dos sólidos, uno soluble en un solvente y otro que no lo es. Al agregar agua al sistema uno de ellos se disuelve pero el otro no. Luego el sistema formado se filtra. El filtrado se calienta para recuperar el sólido


Y LOS COLOIDES?
Un sistema coloidal es una mezcla heterogénea cuyas partículas dispersas tienen un tamaño intermedio entre las partículas de una solución y las de una suspensión.
Estos sistemas pueden formarse por cualquier combinación entre sólidos, líquidos y gases, excepto la combinación gas-gas que siempre constituye una solución verdadera.
SOLUCIONES QUÍMICAS:
Las soluciones son sistemas homogéneos formados básicamente por dos componentes. Solvente y Soluto. El segundo se encuentra en menor proporción. La masa total de la solución es la suma de la masa de soluto mas la masa de solvente.
Las soluciones químicas pueden tener cualquier estado físico. Las más comunes son las líquidas, en donde el soluto es un sólido agregado al solvente líquido. Generalmente agua en la mayoría de los ejemplos. También hay soluciones gaseosas, o de gases en líquidos, como el oxígeno en agua. Las aleaciones son un ejemplo de soluciones de sólidos en sólidos.
La capacidad que tiene un soluto de disolverse en un solvente depende mucho de la temperatura y de las propiedades químicas de ambos. Por ejemplo, los solventes polares como el agua y el alcohol, están preparados para disolver a solutos iónicos como la mayoría de los compuestos inorgánicos, sales, óxidos, hidróxidos. Pero no disolverán a sustancias como el aceite. Pero este si podrá disolverse en otros solventes como los solventes orgánicos no polares.

CONCENTRACION:
La concentración es la relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de solución o de solvente. Esta relación se puede expresar de muchas formas distintas. Una de ellas se refiere a los porcentajes.
Porcentaje masa en masa o peso en peso, (%m/m): Es la cantidad en gramos de soluto por cada 100 gramos de solución. Ej.: Una solución 12% m/m tiene 12 gramos de soluto en 100 gramos de solución.
Como fórmula, podemos expresar esta relación así:
%m/m =  x 100
Porcentaje masa en volumen (%m/v): Es la cantidad en gramos de soluto por cada 100 ml de solución. Aquí como se observa se combina el volumen y la masa. Ej: Una solución que es 8% m/v tiene 8 gramos de soluto en 100 ml de solución.
Fórmula:   % m/v =  x 100
Porcentaje volumen en volumen (%v/v): Es la cantidad de mililitros o centímetros cúbicos que hay en 100 mililitros o centímetros cúbicos de solución. Ej: Una solución 16% v/v tiene 16 ml de soluto por 100 ml de solución.
Fórmula: % v/v =  x 100
Otras formas son la Molaridad, la Normalidad y la Molalidad.
Es bueno recordad antes el concepto de mol. El mol de una sustancia es el peso molecular de esa sustancia expresada en gramos. Estos datos se obtienen de la tabla periódica de los elementos.
Sumando las masas de los elementos se obtienen la masa de la sustancia en cuestión.
Molaridad: Es la cantidad de moles de soluto por cada litro de solución. Como fórmula:
M = n/V
M = M: Molaridad.  n: Número de moles de soluto.  V: Volumen de solución expresado en litros.
Molalidad: Es la cantidad de moles de soluto por cada 1000 gramos de solvente.   En fórmula: