Contexto del tema

Disoluciones, sustancias y mezclas. La página introduce el Tema 1 mediante preguntas de activación de saberes previos (no contiene ejercicio numérico). Se resuelve cada una con una respuesta orientativa de contenido químico.

Saberes previos

P1. ¿En la cotidianidad qué clase de mezclas homogéneas utilizas? ¿Cómo reconoces que son mezclas homogéneas? ¿Qué clase de sustancias utilizas a diario? ¿Puedes identificar con facilidad los componentes? ¿Por qué?

1. Mezclas homogéneas cotidianas: aire, agua con gas, leche, vinagre, salsa de tomate, disoluciones de alcohol en agua, gasolina, té o café sin azúcar.
2. Reconocimiento: son homogéneas porque presentan una composición y propiedades uniformes en toda la muestra; al mirarlas con luz transmitida no se distinguen fases ni partículas visibles a simple vista. Una gota de la mezcla tiene la misma composición que el conjunto.
3. Sustancias de uso diario: agua (\text{H}_{2}\text{O}), sal común (\text{NaCl}), azúcar (\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}), bicarbonato de sodio (\text{NaHCO}_{3}), alcohol (\text{C}_{2}\text{H}_{5}\text{OH}).
4. Componentes identificables: en las mezclas homogéneas, no es posible identificar los componentes a simple vista porque están distribuidos a nivel de partículas moleculares; en las sustancias puras (p. ej., el agua) sí se conoce la fórmula. En una mezcla compleja como la leche, los componentes se separan solo por métodos especiales.

P2. Solutos y solventes en el café (1 cucharada de café + 2 cucharadas de azúcar + 200 mL de agua)

La mezcla del café es una disolución (mezcla homogénea). Se define:

• Soluto: componente que se disuelve en menor proporción y cuyas partículas se dispersan en el solvente. En este caso son el café y el azúcar.
• Solvente: componente que está en mayor proporción y en cuyo seno se disuelven los solutos. Aquí es el agua (\text{H}_{2}\text{O}), que ocupa un volumen mayor y es la fase dispersante.

Fórmula general:

\text{Disolución} = \text{Solvente} + \text{Solutos}

En este ejemplo: volumen total \approx 200 \, \text{mL} de agua con los solutos dispersos; el agua es el medio que permite que las partículas del café y del azúcar se disgreguen y se repartan uniformemente.

P3. Reacción química que ocurre en la naturaleza y su representación

Ejemplo: la fotosíntesis, proceso mediante el cual las plantas convierten dióxido de carbono y agua en glucosa y oxígeno, usando energía luminosa.

6\,\text{CO}_{2} + 6\,\text{H}_{2}\text{O} \xrightarrow{\text{luz solar, clorofila}} \text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6} + 6\,\text{O}_{2}

Otro ejemplo clásico es la combustión del metano en la naturaleza:

\text{CH}_{4} + 2\,\text{O}_{2} \rightarrow \text{CO}_{2} + 2\,\text{H}_{2}\text{O}

Representación: mediante ecuación química balanceada, donde los reactivos están a la izquierda, los productos a la derecha, separados por una flecha (\rightarrow), y la ecuación se escribe respetando la conservación de la masa (número de átomos igual a ambos lados). Una ecuación balanceada también puede expresarse en términos de moles y de entalpía, por ejemplo \Delta H para reacciones exotérmicas.

P4. ¿Se puede identificar con facilidad los componentes de una mezcla heterogénea? ¿Por qué?

Sí, en principio se pueden visualizar las fases distintas que la constituyen (sólido/líquido, líquido/gas, sólido/sólido), como arena y agua, agua y aceite, o caldo con verduras. Sin embargo, reconocer todos los componentes químicos no siempre es inmediato: si un sólido está muy dividido o disuelto parcialmente, se necesitan técnicas de laboratorio (filtración, decantación, centrifugación, cromatografía). La heterogeneidad se debe a que las fases no se mezclan a nivel molecular y mantienen interfaces visibles.

Esquema clasificatorio

graph TD
    A[Materia] --> B[Sustancias puras]
    A --> C[Mezclas]
    B --> B1[Elementos<br/>Fe, O₂, Au]
    B --> B2[Compuestos<br/>H₂O, NaCl, CO₂]
    C --> C1[Homogéneas - Disoluciones<br/>aire, café, leche]
    C --> C2[Heterogéneas<br/>arena + agua, ensalada]
    C1 --> C1a[Solvente + Solutos]

Respuesta: las disoluciones son mezclas homogéneas formadas por un solvente (mayor proporción, p. ej. agua) y uno o más solutos (menor proporción, p. ej. café y azúcar); los componentes de las mezclas heterogéneas son identificables por su heterogeneidad visible, y las reacciones químicas naturales se representan mediante ecuaciones químicas balanceadas.