La ENERGíA SUPERFICIAL total aumenta con el ÁREA SUPERFICIAL, la cual a su vez es muy dependiente de la dimensión del material.
(Gp:) Lado (cm)
(Gp:) Area superficial Total (cm2)
(Gp:) Energia Superficial (J/g)
(Gp:) 0.77
(Gp:) 3.6
(Gp:) 7.2×10-5
(Gp:) 0.1
(Gp:) 28
(Gp:) 5.6×10-4
(Gp:) 0.01
(Gp:) 280
(Gp:) 5.6×10-3
(Gp:) 0.001
(Gp:) 2.8×103
(Gp:) 5.6×10-2
(Gp:) 10-4(1?m)
(Gp:) 2.8×104
(Gp:) 0.56
(Gp:) 10-7(1 nm)
(Gp:) 2.8×107
(Gp:) 560
(Gp:) Cubos grandes = área y energía superficial insignificantes
(Gp:) Cubos muy pequeños = área y energía superficial muy significantes 7 ordenes de magnitud mayor
De cm a nm
Que es la ENERGÍA SUPERFICIAL?
(Gp:) átomos internos están rodeados de 6 átomos ?/6
átomos superficiales rodeados de 3 átomos 3?/6= ? /2
(Gp:) Sólido de átomos esféricos
Unidas x energía cohesiva E x mol
y ? =E/N por molécula.
(Gp:) 2D
(Gp:) 1 molécula superficial está unida con solo un 50% de la energía de unión de una molécula del interior.
Energía de 1 molécula de la superficie del sólido es mayor que la de una molécula del interior
Y la Energía extra que poseen los átomos superficiales se describe como la
ENERGÍA SUPERFICIAL, ENERGÍA LIBRE SUPERFICIAL, o TENSION SUPERFICIAL
(Gp:) Esta energía es significativa cuando el tamaño de las partículas esta en la escala NANOMÉTRICA
(Gp:) Los átomos superficiales tienen enlaces NO apareados expuestos en la superficie, y debido a ellos los átomos superficiales están bajo una fuerza dirigida desde dentro y la distancia de los enlaces entre los átomos superficiales y átomos sub-superficiales es MENOR que aquella entre los átomos internos.
SEPARACIÓN DE MEZCLAS
En la naturaleza la gran mayoría de las sustancias se encuentran formando mezclas: Medicinas limpiadores caseros.
Mas ejemplos:
En veces es necesario o deseable obtener por separado los componentes de una mezcla o conocer su composición, y a esto se dedica el análisis químico.
LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA PUEDEN CONCENTRARSE O SEPARARSE MEDIANTE PROCESOS DE SEPARACION.
Cerveza
Sangre
Aire
Agua potable
Pintura
Aleaciones
Hojas de libro
FILTRACIÓN
Es el más sencillo de todos los métodos de separación.
Para separar un sólido de un líquido
Química= filtrar Cocina= Colar
http://www.youtube.com/watch?v=UD5oXNnriYk&NR=1
DESTILACIÓN
Para separar líquidos miscibles o un sólido disuelto en líquido.
Consiste en llevar una mezcla líquida a ebullición en un matraz de destilación. El vapor que se desprende al inicio está compuesto principalmente por el líquido de menor temperatura de ebullición. Este vapor se hace pasar por un refrigerante o condensador y se colecta en un recipiente. PUNTO DE EBULLICIÓN!!!
EJEMPLOS: para determinar el nivel de alcohol en bebidas
PETROLEO
Mezcla en la que coexisten las fases sólida, líquida y gaseosa.
La mayor parte de sus componentes son hidrocarburos (C e H) pero contienen N, S, O ó metales.
Se obtienen combustibles, lubricantes, ceras, disolventes y derivados petroquímicos.
CRISTALIZACIÓN
Para separar un sólido disuelto en un disolvente. Un sólido tiene un limite de solubilidad SATURACIÓN por ejemplo el NaCl es de 39.12g en 100ml de agua.
Si el volumen de disolvente disminuye mientras la temperatura se mantiene constante, el sólido (soluto) tendera a cristalizar.
La solubilidad aumenta al ?T y una disminución de T favorece la cristalización del soluto.
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA: cuando se tienen 2 o mas solutos en solución, al evaporar parcialmente el disolvente cristalice sólo uno de ellos ,el menos soluble. Este puede separarse por filtración para luego seguir evaporando el disolvente hasta la cristalización de un segundo soluto, y así sucesivamente.
Cristal de fosfato monoamónico presentado en el I Concurso de Cristalización Ciencia sobre Ruedas
EXTRACCIÓN
El agua no es miscible en algunos líquidos como el aceite o en algunos disolventes orgánicos, como el cloroformo.
Siempre que sean agitados estos líquidos con intención de mezclarlos, estos vuelven a separarse en 2 fases.
EJEMPLO: tenemos una solución acuosa con 2 sólidos, uno de los cuales (S1= cafeína) es soluble en cloroformo (cualquier disolvente no miscible al agua) y el otro (S2) NO. Al añadir cloroformo sobre esta solución acuosa y agitar, S2 permanecera en el agua, mientras que S1 será extraído, al menos parcialmente, por el cloroformo. Es necesario repetir este proceso varias veces.
Este fenómeno unido a la mayor o menor solubilidad en agua en cierto tipo de solutos comparada con su solubilidad en otros disolventes orgánicos no miscibles en agua, constituye la base de la EXTRACCIÓN
ACTIVIDAD: Indica si los siguientes procesos te parecen cambios físicos o cambios químicos, es decir, sugiere si se forma en ellos, o no, una nueva sustancia y si desaparecen las sustancias originales.
Deformaciones de un plástico moldeable
Ennegrecimiento de un cristal líquido por el paso de la corriente
Mantequilla que se enrancia
Incandescencia del alambre de tungsteno de un foco
Hidratación de una sal anhidra
Imanación de un pedazo de hierro por el contacto con un imán
Calentamiento del agua para bañarse
Horneado de un pastel
Corrosión de la varilla en un edificio
Preparación de un té
Cocción de un huevo
Luxación de un hueso
Floración de una planta
Combustión del alcohol
Un golpe de raqueta sobre una pelota
Refinación de la gasolina
Secado de una pintura aplicada sobre la pared
Verter agua de una jarra sobre un vaso
Combustion de una vela
Engrapado de una hoja de papel
Quitar una mancha con un liquido orgánico
Sufrir una quemadura de lapiel al asolearse.
TAREA (añadir el razonamiento de tus respuestas en los casos donde se requiera)
Sugiere un método para separar los componentes de las siguientes mezclas
mezcla de gis pulverizado y sal de mesa
Disolución de azúcar en agua
Disolución de sal en una mezcla de alcohol y agua
Aceite esencial a partir de cortezas de limón.
Busca las propiedades de las sustancias:
Densidad del osmio sólido
Temperatura de fusión del benceno
Temperatura de sublimación del CO2 sólido
Capacidad calorífica del aluminio sólido
Tensión superficial del agua líquida
Solubilidad del carbonato de sodio en agua
Da un ejemplo de sustancia, de mezcla homogénea y heterogénea.
Clasifica las siguientes propiedades como físicas o químicas:
Inflamabilidad
Densidad
Volatilidad
Tendencia a la corrosión
Temperatura de rocío
5. Indique si cada una de las afirmaciones siguientes describe una propiedad física o una química:
El oxígeno gaseoso permite la combustión
Los fertilizantes ayudan a incrementar la producción agrícola
El agua hierve a menos de 100°C en la cima de una montaña
El plomo es más denso que el aluminio
El Uranio es un elemento radiactivo
6. Señale si cada una de las afirmaciones siguientes describe un cambio físico o un cambio químico:
El helio gaseoso contenido en el interior de un globo tiende a escapar después de unas cuantas horas
Un rayo de luz tiende a atenuarse y finalmente desaparecer
El jugo de naranja congelado se reconstituye al añadirle agua
El crecimiento de las plantas depende de la energía solar en un proceso llamado fotosíntesis
Una cucharada de sal de mesa se disuelve en un plato de sopa.
Clasificar cada una de las sustancias siguientes como elemento, compuesto, mezcla homogénea o heterogénea:
a) hidrógeno, b)agua, c) oro, d) azúcar, e) agua salada, f) helio gaseoso, g) cloruro de sodio, h)una botella de refresco, i) una malteada, j) aire en una botella, k) concreto
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