¿De qué se trata?
En la mesa del laboratorio hay tres cosas: una botella de agua mineral, un vaso con agua y arena, y un clavo de hierro. Las tres parecen “cosas de todos los días”. Pero no son el mismo tipo de material.
Si tuvieras que decidir cuáles son sustancias y cuáles son mezclas, ¿alcanza con leer la etiqueta? El agua mineral dice “agua”. El vaso se ve turbio. El clavo se ve de un solo color. Ninguna de esas pistas, sola, alcanza.
En esta página vas a aprender a mirar un material y preguntarte dos cosas: de cuántos componentes está hecho y si se ve igual en todas sus partes. Esa diferencia es el punto de partida de toda la unidad.
Ideas clave
Un sistema material es la porción de materia que elegimos estudiar. Puede ser el contenido de la botella, el vaso con arena o solo el clavo. El límite lo ponemos nosotros.
🔍 Lo que vemos (macroscópico)
A simple vista, el clavo se ve uniforme: mismo color, mismo brillo, sin partes distintas. El vaso con agua y arena se ve distinto según dónde mires: arriba hay líquido, abajo hay sólido. El agua mineral se ve transparente y pareja, como si fuera una sola cosa.
Cuando un material se ve igual en todas sus partes, decimos que tiene una sola fase. Una fase es una porción con el mismo aspecto y las mismas propiedades. El vaso con arena tiene dos fases: el líquido y el sólido. El aire de la habitación, si no hay humo, se ve como una sola fase.
⚛️ Lo que pasa con las partículas (submicroscópico)
Toda la materia está hecha de partículas muy pequeñas. En este curso usamos tres tipos, solo para dibujar:
- Átomos: partículas sueltas de un mismo tipo, como en el hierro del clavo.
- Moléculas: grupos de átomos unidos, como en el agua (dos de hidrógeno y uno de oxígeno).
- Iones: partículas con carga, como los que hay disueltos en el agua mineral.
Una sustancia está formada por un solo tipo de partícula. Si esas partículas son átomos de un solo elemento, es una sustancia simple (hierro, oxígeno). Si son moléculas o iones de más de un elemento, es una sustancia compuesta (agua pura, sal de mesa pura).
Una mezcla tiene dos o más tipos de partículas. Si están repartidas de forma pareja y no se distinguen partes, la mezcla es homogénea (el aire, el agua con sal bien disuelta). Si se distinguen partes, es heterogénea (agua con arena, granito, mayonesa a la lupa).
🖼️ [IMAGEN: cuatro recuadros comparables, mismo tamaño, con esferas de colores. 1) Sustancia simple: solo esferas grises iguales (hierro). 2) Sustancia compuesta: moléculas iguales, cada una con dos esferas blancas y una roja (agua). 3) Mezcla homogénea: moléculas de agua y esferas violetas de iones repartidas al azar, sin zonas distintas. 4) Mezcla heterogénea: abajo un grupo de esferas marrones juntas (arena) y arriba solo moléculas de agua. Rotular fase y componente en cada recuadro. Nivel de Johnstone: submicroscópico, con una foto pequeña al lado de cada recuadro en nivel macroscópico.]
✏️ Cómo lo escribimos (simbólico)
Escribimos el hierro como Fe, el agua pura como H₂O y la sal de mesa como NaCl. Esos símbolos nombran sustancias. Una mezcla no tiene una sola fórmula: el agua con sal se describe nombrando sus componentes, por ejemplo “NaCl (ac)” si está disuelta en agua, o “agua + arena”.
Ojo: el número de fases no es el número de componentes. El aire tiene una fase y varios componentes (nitrógeno, oxígeno, otros gases). El agua y el hielo juntos tienen dos fases y un solo componente, el agua. Fase y componente no son lo mismo.
Propiedades extensivas e intensivas
La masa y el volumen dependen de cuánto material hay. Si partís el clavo, la masa y el volumen cambian. Son propiedades extensivas.
La densidad, el punto de ebullición y el color no dependen de la cantidad. Un trozo de hierro y un clavo entero tienen la misma densidad. Son propiedades intensivas. Sirven para comparar materiales. La densidad tiene su propia página: ver: Densidad.
Separar una mezcla no es transformarla
En una mezcla, los componentes siguen siendo los mismos. Separarlos es aprovechar una propiedad en la que se diferencian. No aparece una sustancia nueva.
| Método | Qué separa | Propiedad en la que se basa |
|---|---|---|
| Filtración | Un sólido no disuelto de un líquido | Tamaño de las partículas: el sólido no pasa el filtro |
| Decantación | Líquidos que no se mezclan, o un sólido que se depositó | Diferencia de densidad: lo más denso queda abajo |
| Imantación | Un material que es atraído por un imán, de otros que no | Magnetismo (por ejemplo, hierro y azufre en polvo) |
| Evaporación | Un sólido disuelto, dejando que el líquido se vaya | El líquido pasa a vapor; el sólido queda |
| Destilación | Líquidos con distinto punto de ebullición | Cada líquido hierve a una temperatura distinta |
Vocabulario
| Término | Qué significa | Ejemplo |
|---|---|---|
| Sistema material | Porción de materia que elegimos estudiar | El contenido del vaso, no toda la mesada |
| Sustancia | Un solo tipo de partícula | Agua destilada, hierro del clavo |
| Sustancia simple | Sustancia de un solo elemento | Hierro, oxígeno del aire |
| Sustancia compuesta | Sustancia de dos o más elementos unidos | Agua, sal de mesa |
| Mezcla | Dos o más tipos de partículas juntos | Aire, agua mineral, granito |
| Fase | Porción de aspecto y propiedades uniformes | El aceite y el vinagre son dos fases |
| Componente | Cada sustancia que forma el sistema | En agua con sal: agua y sal |
| Homogénea | Mezcla de una sola fase | Agua con azúcar bien disuelta |
| Heterogénea | Mezcla de dos o más fases | Agua con arena |
| Intensiva | No depende de la cantidad | Densidad, color, punto de ebullición |
| Extensiva | Depende de la cantidad | Masa, volumen |
Lo que hicimos en el laboratorio
En el inicio de la unidad no hay un TP de separación cargado. La actividad de apertura es de observación, con materiales de la mesa.
- Mirá la botella de agua mineral, el vaso con agua y arena, y el clavo. Anotá cuántas fases ves en cada uno, sin agitar.
- Leé la etiqueta del agua mineral. ¿Figura solo “agua” o hay una lista de sales? Esa lista es una pista de mezcla.
- Proponé, sin hacerlo todavía, un método de la tabla para separar la arena del agua. Justificá con la propiedad que usarías.
- Si hay imán, acercalo al clavo y a un poco de arena. Registrá qué es atraído y qué no.
Si no hay laboratorio, podés armar en casa tres frascos: agua de la canilla, agua con una cucharada de azúcar revuelta, y agua con tierra. Dejalos quietos cinco minutos y anotá si aparecen partes distintas. No pruebes ni huelas productos de limpieza.
Errores frecuentes
| Lo que muchos piensan | Por qué parece cierto | Qué pasa en realidad |
|---|---|---|
| Si se ve transparente, es una sustancia pura. | El agua destilada y el vidrio se ven transparentes, y son ejemplos de clase. | El aire, el agua mineral y el alcohol diluido también se ven transparentes y son mezclas. La transparencia dice que no hay partículas grandes, no que haya un solo componente. |
| El agua mineral es una sustancia porque dice “agua”. | La etiqueta destaca la palabra agua y el líquido se ve igual en todo el frasco. | Es una mezcla homogénea: agua y sales disueltas. Por eso la etiqueta trae una tabla de composición. El agua destilada se parece más a una sustancia. |
| En una mezcla homogénea los componentes se transforman en otra cosa. | Dejan de verse por separado y el aspecto cambia. | Siguen ahí, repartidos. Si evaporás el agua de una solución de sal, la sal vuelve a verse. Disolver no es reaccionar. |
| El número de fases es el número de componentes. | En agua y arena coinciden: dos fases y dos componentes. | No siempre. El aire tiene una fase y varios componentes. Agua líquida con hielo tiene dos fases y un componente. |
Para pensar
- Un compañero dice: “El granito es una sustancia porque es una sola piedra”. ¿Qué evidencia mirarías para aceptar o rechazar esa idea?
- El agua de la canilla y el agua destilada se ven iguales. ¿Alcanza el aspecto para decir que son el mismo sistema? ¿Qué dato de la etiqueta o del laboratorio te faltaría?
- Tenés limaduras de hierro mezcladas con azufre en polvo. Proponé dos métodos de la tabla y explicá qué propiedad usa cada uno. ¿Alguno transforma el hierro en otra sustancia?
- Si separás 200 mL de agua mineral en dos vasos de 100 mL, ¿qué propiedades cambian y cuáles se mantienen? Usá las palabras extensiva e intensiva.
- ¿Puede una mezcla heterogénea volverse homogénea sin que aparezca una sustancia nueva? Inventá un caso cotidiano y justificá.
Autoevaluación
1. El agua mineral de la botella es, en general:
- a) Una sustancia simple, porque se ve transparente.
- b) Una sustancia compuesta, porque su fórmula es H₂O.
- c) Una mezcla homogénea de agua y sales disueltas.
- d) Una mezcla heterogénea, porque tiene varios componentes.
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c. La transparencia no decide. La etiqueta muestra sales disueltas y el líquido tiene una sola fase. H₂O nombra al agua, no a toda la botella.
2. Verdadero o falso: “Un sistema con una sola fase tiene un solo componente”. Justificá.
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Falso. Una fase puede tener varios componentes, como el aire o el agua con sal. Fase es aspecto uniforme; componente es cada sustancia presente.
3. Completá: la masa es una propiedad ________ porque depende de la cantidad de material. La densidad es ________ porque no depende de esa cantidad.
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Extensiva. Intensiva.
4. ¿Qué método conviene para separar arena de agua, y en qué propiedad se basa?
- a) Imantación, porque la arena es magnética.
- b) Filtración, porque la arena no pasa por los poros del filtro.
- c) Destilación, porque la arena hierve primero.
- d) Evaporación, porque así se va la arena y queda el agua.
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b. La arena es un sólido no disuelto y queda retenida. La imantación no sirve para la arena común. Evaporar dejaría la arena, pero se pierde el agua; no es el método más directo si querés las dos partes.
5. Mirá este esquema: arriba, solo moléculas de agua; abajo, un montón de esferas iguales, distintas de las del agua. ¿Qué sistema representa?
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Una mezcla heterogénea de dos fases, por ejemplo agua y arena. Hay dos tipos de partículas y están en zonas distintas, no repartidas.
6. El aceite y el agua en un frasco, sin agitar, forman:
- a) Una sustancia compuesta.
- b) Una mezcla homogénea de dos componentes.
- c) Una mezcla heterogénea de dos fases.
- d) Dos sustancias simples, porque no se mezclan.
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c. Se ven dos capas. Cada capa es una fase. El aceite no es una sustancia simple: es una mezcla de varias sustancias, pero para esta pregunta alcanza con decir que el sistema es heterogéneo.
7. Un estudiante evapora el agua de una solución de sal y recupera el sólido blanco. Concluye: “La sal se había transformado en agua y ahora volvió”. ¿Qué parte de esa frase corregirías?
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La sal no se transformó. Estaba dispersa entre las partículas de agua. Al irse el agua, las partículas de sal se reúnen y el sólido se ve otra vez. Separar no es producir una sustancia nueva.
8. Ordená de más adecuado a menos adecuado para identificar un metal desconocido: color, masa del trozo, densidad. Justificá en una oración.
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Densidad, después color, y la masa al final. La densidad es intensiva y permite comparar con una tabla. El color ayuda poco porque varios metales se parecen. La masa cambia con el tamaño del trozo y no identifica el material.
Resumen en 5 líneas
Un sistema material es la porción que estudiamos. Una sustancia tiene un solo tipo de partícula; una mezcla, más de uno. Si se ve una sola fase, puede ser sustancia o mezcla homogénea: el aspecto no alcanza. Fase y componente no son lo mismo. Masa y volumen son extensivas; densidad y punto de ebullición, intensivas. Separar una mezcla usa una diferencia de propiedades y no crea una sustancia nueva.
Para seguir
La densidad es la propiedad intensiva que vamos a medir en el laboratorio. Seguí en Densidad: cuánta materia hay en cada lugar.
Notas para el docente (no publicar)
- Fuentes usadas: Diseño Curricular NES (bloque “La materia y los materiales”: mezclas y sustancias; átomos, moléculas e iones; constantes físicas como densidad). No había un TP de sistemas materiales cargado en el proyecto; la sección de laboratorio es una actividad de observación, no una práctica hecha en clase.
- Alcance: no hay estructura atómica, tabla periódica, uniones ni cálculos. “Sustancia simple / compuesta” queda en nivel introductorio, solo para dibujar partículas.
- Decisión: el agua con hielo se usa como contraejemplo de “fases = componentes”. Conviene verificar en la puesta en común que no se confunda con un cambio químico.
- El agua mineral se trata como mezcla homogénea. Si el curso usa agua de la canilla, aclarar que también es mezcla.
- Imágenes: cuatro recuadros de partículas alineados, con foto macro al lado, para no dejar el nivel submicroscópico suelto.