Las sustancias y su clasificación
Sustancias puras: son aquellas que tienen propiedades constantes clasificadas
en elementos como
metales y no metales que forman compuestos como óxidos, acidos, sales,
bases y compuestos organicos.
Propiedades de las sustancias puras: Las sustancias puras estan formadas
por partículas atomos o
moléculas) iguales, tienen una composición fija, no pueden
separase por medios físicos. Tienen propiedades
específicas: densidad, la temperatura permanece constante en los cambios
de estado temperatura de ebullición y fusión), solubilidad,
conductividad térmica y eléctrica y numerosas
propiedades mas.
Por ejemplo el alcohol etílico (componente de las bebidas
alcohólicas) tiene, entre otras, las siguientes propiedades
específicas:
- densidad 0,79 g/ml
- punto de fusión -114ºC
- punto de ebullición 78,5ºC
Ademas, es incoloro, de olor característico y totalmente
miscible con el agua. Otro ejemplo: Cuando calentamos y evaporamos agua pura no
queda ningún residuo y el líquido obtenido al condensar el vapor
agua sigue siendo agua pura.
Para distinguir una sustancia pura de otra nos basamos en sus
propiedades.
Clasificación de las sustancias puras: las sustancias puras son de dos
tipos: elementos y compuestos. Ambos materiales son
opticamente homogéneos y mantienen sus propiedades
características. Las sustancias puras pueden
cambiar de estado físico sin alterar la naturaleza ocomposición.
A continuación la definición de cada uno de ellos
Los elementos: Un elemento químico, o solamente elemento, es una
sustancia formada por atomos con el mismo número de protones en
el núcleo. Este número se conoce como el número atómico del elemento. Por
ejemplo, todos los atomos con 6 protones en sus núcleos son
atomos del
elemento químico carbono, mientras que todos los atomos con 92
protones en sus núcleos son atomos del elemento uranio. Actualmente se conocen
en el mundo millones de compuestos que se encuentran de manera
espontanea en la Naturaleza o que han sido
creados por el hombre. Cada uno de estos compuestos es el
resultado de la combinación de dos o mas de estos elementos
químicos. Se conocen mas de 112
elementos. Algunos son muy comunes y necesarios, como el carbono, el
oxígeno o el hidrógeno. Otros, creados artificialmente en
aceleradores de partículas o en reactores atómicos, son tan raros
que sólo existen durante milésimas de
segundo. La ordenación de estos elementos en función de sus
propiedades físicas y químicas, da lugar a la llamada
“Tabla Periódica”. Fue ideada por un
químico ruso, Mendeleiev el año 1869. Desde aquella primera tabla
que contenía tan sólo 63 elementos hasta la actual que tiene
mas de 112, se han publicado mas de
setecientas. La mayoría mantienen el formato clasico, pero
también las hay con representaciones bien curiosas, según que
incidan en algún aspecto concreto como,
por ejemplo,los elementos necesarios para la vida. Existe incluso una tabla futurista que prevé, con todas las
reservas, los nuevos elementos que se pueden llegar a crear. Rusos,
alemanes y norteamericanos, compiten en la carrera por conseguirlos, una
competencia que a menudo genera polémica
Clasificación de los compuestos:
* Compuestos inorganicos: se agrupan en los óxidos,
acidos, bases y sales. Los óxidos provienen de la
combinación del
oxido con un metal o no-metal; los acidos provienen de la unión
de un oxido no-metalico con agua. Por eso, estos óxidos se llaman
también óxidos acidos, hay acidos que provienen de la
unión de un no-metal con hidrogeno; las bases o hidróxidos
provienen de la unión de un oxido metalico con agua. Hay bases
que provienen de la unión de un metal con agua;
las sales provienen de la unión de un acido con base o de un
metal con un acido.
* Compuestos organicos: son muy variados y mas
abundantes que los inorganicos. Ejemplos: hidrocarburos,
proteínas, carbohidratos; lípidos, vitaminas, alcoholes,
acidos organicos, ésteres y otros. Todos ellos son muy
usados en la elaboración de utiles escolares, alimentos, medicinas,
prendas de vestir, combustibles, pinturas, etc.
Los elementos
Propiedades físicas de los elementos:
* Brillo: es el reflejo de la luz en la superficie
pulida o recién cortada de un metal y es conocido como “brillo metalico”. los metales muestran una elevada capacidad reflectante de
laluz bajo cualquier angulo que se mire.
* Conductividad eléctrica: se refiere a la capacidad de los metales de
conducir la corriente eléctrica de un sitio a
otro.
* Conductividad térmica: se refiere a la capacidad de transportar
energía calórica con gran rapidez de una a
otra zona del
metal.
* Atracción por Iman: es una propiedad que tiene algunos metales como el hierro de ser
atraídos por un iman
Propiedades mecanicas de los elementos:
* Dureza: es una propiedad que se refiere a la resistencia que tienen las superficies de los
metales de dejarse rayar por otros materiales. Algunos son tan blandos que se
pueden dejar cortar como
un queso; otros son mas resistentes, es decir, duros.
* Maleabilidad: es la facilidad que tienen algunos metales de ser cortados en
laminas delgadas sin romperse, como el aluminio.
* Ductilidad: es la capacidad que tienen algunos metales de formar hilos delgados o alambres sin romperse, como el cobre.
Clasificación de los metales en la tabla periódica
Metales alcalinos (IA): comprenden seis elementos (Li, Na, K, Rb, Cs, y Fr), en
el que no esta incluido el hidrogeno. Son elementos de alto caracter
metalico, sólidos de baja densidad, blandos, de puntos de
fusión relativamente bajos y altamente reactivos con respecto al resto
de los metales
Metales alcalinotérreos ( IIA): comprenden seis
elementos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, y Ra). Se caracterizan por ser sólidos,
menos metalicos y menosreactivos que los metales alcalinos, pero mas densos, mas duros y con mayor punto de fusión que
estos.
Metales de transición ( IB al VIIIB): muchos metales preciosos y de gran
utilidad pertenecen a este grupo, entre ellos estan : Au, Ag, Fe, Ni, Zn
y Cu. Este grupo se caracteriza en general por tener alta densidad, alto punto
de fusión (excepto el Hg) y una reactividad química muy diversa
Metales de transición interna: son un subgrupo de los metales de
transición pertenecientes a dos series:
* Serie de los lantanidos: tienen propiedades similares a la del lantano,
y son por lo general blandos, de color gris y buenos conductores de
electricidad.
* Serie de los actínidos: tienen propiedades similares a la del
actinio, y presentan también propiedades radioactivas. Los
actínidos son números atómicos superiores al uranio, no
existen en forma natural por que tienden a desintegrarse radiactivamente con facilidad , por lo que se sintetizan en reactores nucleares
.
Metales de los grupos IIA al VIA: comprenden algunos semimetales o metaloides.
Los metales son el Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Bi y Po y los metaloides son el
B, Si, As, Sb, Te, y At.
Propiedades químicas de los metales
Algunas reacciones químicas de los metales son: la formación de
óxidos basicos, de bases y sales, ademas de la prueba de
llama.
La formación de óxidos basicos ocurre cuando un metal reacciona con el oxigeno. Uno de los casos mas
conocidos es la formación deherrumbre (oxido de hierro) durante la oxidación lenta del hierro. En el caso de
los metales alcalinos la reacción es violenta.
La formación de bases o hidróxidos ocurre cuando un metal alcalino reacciona directamente con el agua. Esta
reacción es muy violenta para estos metales, particularmente en el caso del
sodio para formar hidróxido de sodio.
La formación de sales ocurre cuando un metal reacciona
con un acido liberando el gas hidrogeno. Los metales alcalinos
reaccionan en forma explosiva, por lo que se debe evitar su contacto con
acidos, un metal también puede
reaccionar con una sal para formar otra sal desplazando el otro metal. Es
necesario que el nuevo metal sea mas activo que el metal que forma parte de la
sal para poder desplazarlo.
Clasificación de los no metales en la tabla periódica
Los no - metales estan ubicados en los grupos IVA al VIIIA, conocidos como los grupos del
carbono, del nitrógeno, del oxigeno, de los
halógenos y de los gases nobles. El hidrogeno es considerado un caso particular en cuanto a su ubicación en la
tabla periódica.
* El hidrogeno: es el elemento mas pequeño que
existe. No se puede ubicar correctamente en ningún grupo de la tabla
periódica debido a sus propiedades particulares. Algunas veces aparece
ubicado en el grupo IA debido a su parecido a los metales alcalinos a nivel de
su estructura electrónica, aunque no es un
metal. El hidrogeno también se comporta como un no - metal.
Esincoloro y gaseosos a temperatura ambiente y tiene una amplia reactividad
química tanto con metales como no - metales.
* Carbono: grupo IVA, comprende elementos no metalicos, semimetalicos y
metalicos. El caracter metalico aumenta dentro del
grupo de arriba hacia abajo a medida que crece el numero atómico.
Así tenemos que el carbono es un no - metal, el
silicio y el germanio son metaloides, pero el estaño y el plomo son
metales. El carbono y el silicio son los mas
abundantes en la naturaleza: el carbono es el constituyente basico de la
materia viva, mientras que el silicio es el elemento basico
constituyente de la corteza terrestre.
* Nitrógeno: grupo VA, comprende los no metales, nitrógeno y
fósforo, los semimetales arsénico y antimonio, y el metal
bismuto. el nitrógeno y el fósforo no
son metales muy importantes en la naturaleza y forman una gran variedad de
compuestos debido a su gran capacidad de oxidación.
* Halógenos: grupo VIIA, comprende solo no metales llamados
flúor, cloro, bromo, yodo y astato. Este ultimo,
preparado en forma artificial en 1940, es radiactivo y poco conocido.
Este grupo es muy reactivo, especialmente con los metales alcalinos y los
alcalinotérreos con los que forman sales. La reactividad aumenta a
medida de que decrece su numero atómico. No se encuentran en estado
libre en la naturaleza, sino combinado formando diversos compuestos.
* Gases nobles o inertes: grupo VIIIA, o grupo cero,comprende
solo no metales gaseosos llamados helio, neón, argón,
kriptón, y radón. Son poco reactivos, aunque en 1962 se
sintetizaron algunos compuestos de xenón y radón y kriptón
con flúor u oxigeno. Su poca reactividad se debe a su
estabilidad electrónica.
Propiedades químicas de los no metales
Algunas reacciones importantes de los no metales que se deben considerar son:
formación de óxidos acidos, de acidos, de sales y
de diversos compuestos.
La formación de óxidos acidos o no metalicos
llamados también anhídridos, ocurre cuando un
no metal reacciona con el oxigeno. Algunos de ellos son el monóxido de
carbono, el dióxido de nitrógeno, el dióxido de azufre, el
trióxido de azufre, y los óxidos de los halógenos como
el trióxido de cloro.
La formación de acidos (hidracidos) ocurre cuando los
halógenos o el azufre reaccionan con el hidrogeno. Algunos
de esos acidos son el acido clorhídrico, el acido
sulfhídrico, el acido bromhídrico, etc. Los hidracidos no contienen oxigeno.
La formación de sales de tipo haloideas ocurre cuando un
no metal reacciona con un metal. Esto ocurre principalmente
entre los halógenos y los metales. Algunas
sales son cloruro de sodio, bromuro de potasio, fluoruro de litio, cloruro de
calcio, etc. Las sales haloideas no contienen oxigeno.
La formación de diversos compuestos ocurre cuando los no metales
reaccionan entre si. Entre estos se encuentran el agua, el
metano, el oxigeno molecular, el amoniaco, y otros.