As substancias e os cambios da materia en Ciencias da Natureza

As substancias e os cambios da materia

A materia do universo agrupase en substancias: a agua que bebes, o aire que respiras ou a froita que comes. Estas substancias pódense modificar tanto fisicamente como quimicamente.

As substancias poden ser de dous tipos en función dos elementos que as compoñen:

1. As substancias puras: son aquelas que están constituídas por un só tipo de elemento ou de molécula.
2. As mesturas: substancias compostas por duas ou máis substancias puras combinadas.

As substancias puras

As substancias puras son aquelas substancias que están compostas por un só elemento ou molécula, polo que todas as súas partículas son iguais.

As substancias puras non se poden separar en diferentes componentes mediante ningunha tecnica de separación física. Os seus componentes só poden separarse a través de reaccións químicas.

"Algunhas substancias puras son o sal, o azucre, o ouro ou a auga pura.

As mesturas

As mesturas estan compostas por varias substancias puras, que conservan as suas propiedades. Pódense mesturar todo tipo de substancias: líquidas, sólidas e gasosas.

As substancias que forman a mestura reciben o nome de componentes.

Exemplos de mesturas

" O aire, o deterxente para a lavadora, as temperas, a auga do mar e a area con sal son algúns exemplos.

· Un refresco é unha mestura de distintas substancias, que podemos coñecer pola súa listaxe de ingredientes. Tamén o son un pastel ou unha parede.

Tipos de mesturas

Mestura homoxénea

É aquela na que non se distinguen a simple vista os componentes que a forman. As solucións son un tipo de mestura homoxenea. Nelas sempre hai un componente líquido ou gasoso, o disolvente, no que se disolve un componente minoritario, denominado soluto. Son mesturas homoxeneas a auga de mar, a auga con azucre ou a pintura.

Mestura heteroxénea

É aquela na que poden distinguirse a simple vista os componentes que a forman. Son mesturas heteroxeneas a terra coa auga, o aceite e o vinagre no aderezo dunha ensalada, ou unha mestura de froitos secos.

A separación de mesturas

Existen distintas tecnicas para separar os componentes dunha mestura. Segundo os componentes que queiramos separar, distinguimos os seguintes métodos:

1. A filtración: técnica que permite separar un sólido dun líquido nunha mestura heteroxenea a través de filtros. Realizase, por exemplo, para preparar o té ou o café.

A decantación

2. A decantación: técnica que permite separar os componentes dunha mestura heteroxenea aproveitando a diferenza de densidade entre eles. Ao verter con coidado a mestura dun recipiente a outro, o componente con maior densidade queda no primeiro recipiente. Por exemplo, a auga e o aceite.

A separación magnética

3. A separación magnética: técnica para separar os compoñentes de ferro ou de aceiro dunha mestura. Por exemplo, nos centros onde se tratan os lixos, as latas e os obxectos metálicos, sepáranse do resto dos refugallos por medio dun imán que os atrae.

A destilación

4. A destilación: técnica que permite separar os componentes dunha solución líquida que teñen puntos de ebulición diferentes. O punto de ebulición é a temperatura que debe alcanzar un líquido para converterse en gasoso. Un exemplo moi coñecido desta técnica é a destilación do alcohol para a elaboración de licores como o coñac, o whisky ou o ron. O lugar onde se elaboran ditas bebidas alcohólicas recibe o nome de destilería.

A evaporación

5. A evaporación: método que permite separar os componentes dunha solución líquida. Consiste en quentar a solución e deixar que o líquido disolvente se evapore. Mediante esta técnica perdese o disolvente. Nas salinas, onde se produce o sal, utilízase este método para separar o sal da auga de mar.

Os cambios de estado

A materia pode presentarse en tres estados: sólido, líquido e gasoso. Segundo o estado en que se atope, a materia ten unhas propiedades diferentes:

" O estado sólido: a materia ten un volume e unha forma definidos, e dicir, non adoitan variar. Con todo, ás veces a forma pode modelarse, por exemplo, no caso da plastilina.

" O estado líquido: a materia ten un volume definido e unha forma variable. Os líquidos adaptanse a forma do recipiente que os contén.

" O estado gasoso: a materia ten un volume e unha forma variables. Os gases adaptanse tanto á forma como ao volume dos recipientes. Canto maior é o recipiente, maior é o volume do gas.

A materia pode pasar dun estado (sólido, líquido ou gasoso) a outro estado debido á calor ou enerxía calorífica. É dicir, se queremos que unha substancia cambie de estado, debemos aumentar ou reducir a súa temperatura.

Todas as substancias teñen dous puntos ou temperaturas nos que cambian de estado:

" O punto de fusión: temperatura a que unha substancia pasa de estado sólido a líquido.

· O punto de ebulición: temperatura á que unha substancia pasa de estado líquido a gasoso.

Ao superar o punto de fusión, o xeo comeza a converterse en auga.Estes puntos ou temperaturas son diferentes para cada substancia.

Cando a materia pasa dun estado físico a outro, experimenta un cambio de estado. Os cambios físicos son diferentes aos cambios químicos. Os cambios físicos son os cambios de estado da materia e non modifican a natureza das substancias, nin as transforman noutras novas. Nos cambios de estado non cambian os componentes da materia. Hai distintos tipos de cambio de estado:

1. A solidificación: paso de estado líquido a estado sólido. É o que pasa, por exemplo, cando metemos unha bandexa de cubos de xeo no conxelador da neveira: a auga solidificase co frío e convertese en xeo.
2. A fusión: paso de estado sólido a estado líquido. Se sacamos da neveira un cubo de xeo e deixámolo a temperatura ambiente, derrétese e pasa de sólido a líquido.
3. A vaporización: paso de estado líquido a estado gasoso. Se poñemos unha pota con auga no lume veremos como, ao ferver, a auga escapa aos poucos da ola en forma de vapor.
4. A condensación: paso de estado gasoso a estado líquido. Podemos ver este cambio, por exemplo, nas nubes: a auga que transporta o aire en forma de vapor condensase en gotiñas que forman as nubes. A sua condensación en gotas máis grandes provoca a choiva. Así, o vapor transformase en auga que cae ao chan en forma de choiva.
5. A sublimación: paso de estado sólido a estado gasoso diretamente, sem passar polo estado líquido. Por exemplo, as pastillas de naftalina ou as aromatizantes degradanse de manera paulatina de sólido a gaseoso, ou o xeo seco (dióxido de carbono seco).
6. A sublimación inversa: paso de estado gasoso a estado sólido. Exemplos:
   • Tisne: en estado quente e gasoso, sube, entra en contacto coas paredes da cheminea e solidifícase.
   • Neve: as baixas temperaturas provocan que o vapor de auga das nubes se converta en neve.
   • Cristais de iodo.

Os cambios de estado - Resumo

Pero a calor non só provoca cambios de estado, senón tamén outro tipo de efectos, como a contracción ou a dilatación dos corpos.

Cando un corpo perde calor, a súa temperatura diminue e, como consecuencia, o seu volume reducese, polo que dicimos que se contrae.

Pola contra, cando un corpo recibe calor incrementase a súa temperatura e, polo tanto, tamén o seu volume, motivo polo que dicimos que se dilata.

Os cambios químicos

" Os cambios químicos, ou reaccións químicas, son procesos que modifican a natureza das substancias e as transforman noutras. As substancias que experimentan un cambio químico, chamadas reactivos, convertense noutras substancias, que son os produtos da reacción. Os produtos teñen unhas características diferentes ás dos reactivos.

"As substancias que experimentan un cambio químico ou reacción química (os reactivos) transformanse en substancias diferentes (os produtos de reacción). Por exemplo cando se mesturan aceite, auga e sosa caustica, estas substancias reaccionan quimicamente e convértense en xabón.

A combustión

Cando achegas un chisqueiro a un anaco de madeira, este comeza a arder e xérase unha gran chama e moita calor, de modo que ao final se queima. Do mesmo xeito que a madeira, hai moitas substancias que poden sufrir unha combustión.

A combustión é unha reacción química que fai arder unha substancia ao oxidala de forma rápida. A combustión necesita osíxeno do aire para formar a chama, desprende moita calor e provoca un cambio na substancia: por exemplo, a madeira convertese en cinza. As substancias que poden sufrir combustión chámanse combustibles.

A oxidación

Hai moitos materiais que, polo simple feito de atoparse en contacto co osíxeno do aire, vanse transformando. Por exemplo, se cortas unha pataca e a deixas sobre a mesa, veras como o seu interior vai escurecéndose. Este proceso chámase oxidación.

A oxidación é unha reacción química que fai que unha substancia se transforme noutra ao estar en contacto co osíxeno.

O caso máis común de oxidación dáse nos metais que, ao reaccionar co osíxeno, producen óxido.

A fermentación

Na elaboración de numerosos produtos utilizanse microorganismos que transforman unhas substancias noutras, cando no medio onde se atopan non hai osíxeno. Esta transformación denominase fermentación.

A fermentación é unha reacción química que converte unhas substancias orgánicas noutras, grazas a acción dun tipo determinado de fermentos, bacterias ou fungos.

Existen distintos tipos de fermentación:

• A fermentación láctica: úsase para fabricar produtos lácteos, como o iogur ou o queixo.
• A fermentación alcohólica: empregase para fabricar bebidas alcohólicas, como o vino, a cervexa ou o cava.
• " Outras fermentacións: tamen experimentan a fermentación o pan ou o vino a hora de elaborar vinagre.