Són totes les dissolucions líquides?

Com ja crec que he mencionat en alguna darrera ocasió, una dissolució és una mescla homogènia de dos o més components. Dintre d’aquesta es poden diferenciar dos components: el dissolvent i el solut. El dissolvent és el component que està en major proporció i el solut és el component o els components que es troben en menor proporció. Malgrat això, generalment quan parlem de dissolucions es tendeix a pensar que el solut sempre és un sòlid i que el dissolvent és un líquid. Posem per cas l’aigua de la mar, el sèrum fisiològic o el lleixiu, que està format per agua i hipoclorit sòdic (NaClO). Tanmateix, existeixen molt més tipus de dissolucions.

Començarem per una dissolució en la que el solut és un gas i el dissolvent també. El exemple més clar és l’aire. En aquest cas, el dissolvent seria el nitrogen ja que representa el 78% i els soluts serien altres gasos com l’oxigen, l’argó o el diòxid de carboni.En segon lloc, podem parlar d’una mescla gas-líquid com és la boira, en què les petites gotetes d’aigua dissoltes en l’aire serien el solut.En tercer lloc, el fum és un exemple de mescla gas-sòlid, de forma que la pols fina és el solut en l’aire.

Fixem ara el dissolvent en estat líquid. Un exemple de mescla líquid-gas són les begudes carbòniques, en què el diòxid de carbó que formen les bombolles està dissolt en l’aigua. Quant a una mescla líquid-líquid, podem esmentar les begudes alcohòliques. Les mescles líquides-sòlides ja les hem exemplificades anteriorment.

Per últim, considerarem el dissolvent com  un sòlid. Una dissolució sòlid-gas es dona quan els gasos són absorbits per carboni actiu. Pel que fa a una dissolució sòlid-líquid, podem trobar els amalgames, els quals estan formats per mercuri que és el solut i un metall. Finalment, les dissolucions sòlid-sòlid es troben per tot arreu en forma de aliatges. Alguns exemples són l’acer (carboni + ferro), el bronze (coure + estany) o el llautó (coure + zinc).

Si voleu saber més sobre dissolucions, no dubteu en visualitzar el següent petxa kutxa.

Mètodes de separació

Al llarg d’aquestes entrades, hem parlat molt dels tipus de substàncies que existeixen a la naturalesa i de com es combinen entre elles. Però, i si el que volem és separar-les?Doncs bé, en aquesta entrada us mencionaré els diferents mètodes de separació que existeixen per a separar mescles.

1. Garbellament

És el procediment més adequat per a separar mescles formades per sòlids, els quals han de tindre mides de partícula molt diferent. Un exemple de mescla que es pot separar mitjançant el garbellament és l’arena de grava.

2. Filtració

Aquest mètode és, potser, el que més emprem a casa en el nostre dia a dia. Consisteix en separar un sòlid insoluble del líquid amb el qual està en contacte. Per a aconseguir la separació és necessari utilitzar un medi filtrant. Un exemple molt comú el trobem a la cafetera, la qual té un filtre que només deixa passar el líquid però no el café.

3. Cristal·lització

Aquesta tècnica es va dissenyar per a separar un sòlid dissolt en un líquid. Consisteix en evaporar el líquid de forma que ens queda com a residu sòlid. S’utilitza a les salines marines per a obtindre la sal de l’aigua de mar.

4. Separació magnètica

Únicament es pot usar quan un dels components de la mescla és un metall ferromagnètic, com són el ferro, el níquel o el cobalt, el qual és atret per un imant.

5. Decantació

Aquest procediment és adequat per a separar dos líquids immiscibles amb diferent densitat, com l’aigua i l’oli. Es requereix l’ajuda d’un embut de decantació. D’aquesta manera, al obrir la vàlvula de l’embut eixirà el líquid amb major densitat. No cal oblidar que la frontera entre els dos líquids ha de ser rebutjada.

6. Destil·lació

Aquest mètode s’empra per a separar dos líquids miscibles que bullen a temperatures molt diferents, o per a un líquid que té un sòlid dissolt. Al calfar la mescla, el líquid amb temperatura d’ebullició més baixa es transforma en vapor, deixant com a residu a l’altra substància.

7. Cromatografia

Aquesta tècnica s’utilitza per a separar una mescla homogènia gràcies a la diferent afinitat que tenen els components per un dissolvent.

Maionesa

No sé si sou dels que us agrada cuinar o si sou més de tastar el que altres cuinen. Si sou dels primers, de segur que alguna volta heu preparat la tan temuda maionesa. Temuda perquè encara que pareix simple, de vegades la seua elaboració pot resultar complicada. Com ja es va dir a la entrada anterior, la maionesa és una emulsió, així que la utilitzarem com a guia per comprendre què és aquest terme exactament.

Alguna vegada haveu posat en un got aigua i oli? Com bé sabeu, com l’oli és més dens que l’aigua es col·loca damunt de l’aigua, formant dues fases ben diferenciades i, per tant, constitueixen una mescla homogènia. Si ara agafem una vareta i agitem la mescla, les dues substàncies es mesclen momentàniament, però si deixem reposar, es tornen a separar. Aleshores, com és possible que al mesclar-los per a elaborar la maionesa aconseguim que aquests enemics facen les paus?

El jutge de pau que fa que dos substàncies immiscibles obliden les seues diferències s’anomena emulsionant. En el cas de la maionesa, la substància que fa d’intermediari entre l’oli i l’aigua (o el vinagre i el llimó) és el rovell de l’ou, el qual conté un emulsionant anomenat lecitina, el qual és molt utilitzat en la indústria alimentària. D’aquesta manera, la lecitina envolta les gotes d’oli evitant que entre en contacte amb l’aigua. D’aquesta manera, ja no es poden barallar.

Per aconseguir un bon resultat, el rovell de l’ou ha d’estar cru i temperat. Si està cuit, no es pot utilitzar per a coagular perquè les seues proteïnes estan coagulades. Si està molt fred, les seuen molècules es mouen lentament i no recobriran les gotes d’oli de forma uniforme. Per tant, si penseu fer maionesa, recordeu traure els ous una mica abans de la nevera, sinó se us tallarà.

El següent vídeo explica d’una forma molt senzilla com funcionen els emulsionants. 

I si pareix una dissolució però no ho és?

Fins al moment, hem vist que la matèria es classifica en substàncies pures i mescles, les quals es poden dividir en compostos i elements la primera i en homogènies i heterogènies la segona. Què fàcil no? Doncs ho complicarem una mica.

Si haguéreu de classificar l’aigua de mar o la salsa maionesa, a quin grup diríeu que pertanyen? En un primer moment i seguint el que s’ha explicat fins al moment, posaríeu la mà al foc i afirmaríeu que ambdues són mescles homogènies, ja que estan formades per més d’una substància i presenten una aparença uniforme. Malauradament, la mà acabaria més negra que el carbó perquè únicament l’aigua de mar és una mescla homogènia.

De vegades hi ha substàncies que a simple vista són homogènies però que, en realitat, no ho són. Aquestes mescles heterogènies s’anomenen col·loides. Un exemple que es troba a la naturalesa és la boira. En un dia sense boira, l’aigua es troba en estat gasós formant partícules molt menudes, de forma que la llum passa a través seu, com és el cas de la primera foto. En canvi, els dies de boira, les partícules d’aigua formen petites gotes d’aigua, de manera que es dispersa la llum del sol, tal i com ocorre a la segona fotografia.

Per aquest motiu, es diu que una dissolució és una mescla homogènia que no dispersa la llum mentre que un col·loide és una mescla heterogènia i dispersa la llum. Aquesta dispersió de llum rep el nom d’efecte Tyndall. Com a exemples de col·loides tenim la salsa de tomata, els gels de bany o la gelatina.

Un cas que trobem dintre dels col·loides i que és molt fàcil trobar-nos en la nostra vida quotidiana és l’emulsió. En una emulsió, les partícules que estan en menor proporció es mantenen disperses gràcies a una tercera substància anomenada emulsionant. Un exemple d’emulsió és la maionesa.

Si no us ha quedat de tot clar aquests nous conceptes, us recomane que vegeu el següent vídeo.

L’aire, una mescla invisible i indispensable

Com ja tots sabeu, l’aire és una mescla de gasos homogènia que no es pot distingir mitjançant els sentits ja que és transparent, inodora i incolora, sempre i quan aquest no estiga contaminat. La seua existència és vital per a tots els processos que es produeixen a la Terra i per als éssers vius. Però, com es va descobrir que l’aire està format per diversos gasos si ni tan sols no ens adonem que està al nostre voltant?

La primera persona que va suggerir que l’aire estava compost per més d’un gas va ser un artista i filòsof conegut per tot arreu: Leonardo da Vinci (1452-1519). Ell es va adonar que a havia alguna cosa en l’aire que s’encarregava de que el foc estiguera viu i que també possibilitava la vida de les persones i dels animals.”On la flama no puga viure, cap animal ho farà”.

Encara que Leonardo da Vinci va provocar la curiositat d’altres científics, no es van produir més avanços en la matèria fins pocs anys abans de la Revolució Francesa i en els anys finals de la Colònia Espanyola a Amèrica. L’any 1772, el científic suec Carl Wilheim Sheele(1742-1786) va publicar un llibre en què descrivia com es podia separar l’aire en diversos gasos. Entre ells, només hi havia un que feia mantindre encesa la flama d’un ciri. Actualment, tothom sap que aquest gas és l’oxigen. 

Classificació de mescles

Una volta que ja hem classificat les substàncies pures, farem el propi amb les mescles.

Si feu memòria (o si torneu dues entrades enrere), utilitzàvem la pizza i la xocolata com a exemple. Com també es va esmentar en eixe moment, en el cas de la pizza és fàcil reconèixer que aquesta està formada per diverses substàncies, tant de forma visual, com pel sabor o inclús al tocar-la. Per tant, la pizza és un exemple del que anomenen una mescla heterogènia: mescla en què és possible distingir els components que la formen per procediments òptics.

En canvi, la xocolata, al tindre una presència uniforme es pot confondre amb una substància pura, encara que tots sabem que està formada per més substàncies com poden ser la llet o el sucre. Per aquest motiu, la xocolata es considera com una mescla homogènia o dissolució: mescla en què no és possible distingir-ne els components per procediments òptics convencionals.

No obstant això, la cosa canvia si comprem xocolata amb ametles, arròs unflat, panses,farcida de crema o qualsevol d’aquestes varietats. Com que es pot diferenciar de forma visual al menys dues de les parts que componen la mescla, aleshores tindríem una mescla homogènia.  

I vosaltres, sou capaços de diferenciar entre substàncies pures i mescles?

Substàncies pures

Com ja es va comentar a la entrada anterior, una substància pura és aquella, la naturalesa i la composició de la qual no varia, independentment del seu estat d’agregació. En altres paraules. L’aigua destil·lada és una substància pura ja que la seua densitat o la seua temperatura d’ebullició serà la mateixa si agafem 1L o 1000L. Malgrat això, no significa que únicament està formada per un tipus de substància. I és que, les substàncies pures poden continuar classificant-se en elements o compostos.

Els elements són substàncies pures que no es poden descompondre en d’altres de més simples per cap procediment. Es representen mitjançant el seu símbol químic i estan arreplegades en la coneguda i temuda Taula periòdica dels elements.

 

Els compostos, són substàncies pures que es poden descompondre en d’altres de més simples per mitjà d’un procés químic. És a dir, els compostos es poden separar en els elements que els formen gràcies a la utilització de processos químics.

Si continuem amb l’exemple de l’aigua, aquesta és un compost ja que està formada per hidrogen i oxigen, els quals són elements de la taula periòdica. Tanmateix, aquest fet no es pot observar a simple vista, sinó que seria necessària l’ajuda de un microscopi molt potent. És per aquest motiu que resulta molt difícil diferenciar un element de un compost visualment.

Substància pura vs Mescla

Hmmmm quina fam que tinc! Em faria una pizza per a dinar... i de postres, xocolata! I de beure? Millor aigua que és més sana que ja ens hem menjat totes les calories que tocaven per avui.

Mentre mengem la pizza, podem distingir perfectament les diferents substàncies que la formen: tomata, formatge, pernil o el que siga que li poseu a la pizza. El que vull dir és que esteu 100% segurs que la pizza està formada per més d’una substància. Tanmateix, quan mengem xocolata, aquesta presenta un aspecte tan uniforme que pareix que estiga formada per una única substància.

En general, tenim tendència a pensar que quan una substància té una aparença uniforme només està composta per un únic element, encara que açò no té res a veure amb la realitat. Ni tan sols l’aigua que bebem, per més transparent que siga, es pot considerar que està formada per una única substància. I és que, si observen la matèria que ens envolta, quasi tota està formada per diverses substàncies. Per tant, la matèria es pot classificar en substàncies pures i mescles.

D’una banda, una substància pura és aquella matèria amb una composició que no canvia siguen quines siguen les condicions físiques en què es trobe. Aquesta, no es pot descompondre en altres substàncies més simples utilitzant solament processos físics. D’altra banda, una mescla és aquella que resulta de la combinació de diverses substàncies pures que es poden separar utilitzant procediments físics. D’aquesta manera, les substàncies pures tenen unes propietats específiques que les caracteritzen (temperatura de fusió, densitat, viscositat, etc.), mentre que les mescles no.

Ara que sabeu la diferència, quines substàncies pures trobeu al vostre voltant?

Què és la matèria?

A l’anterior entrada es va comentar que la química estudia les característiques, el comportament i les transformacions de la matèria, però, què és la matèria?

Si busquem als diccionaris o als llibres de text, podem trobar diverses definicions:

Ø  La matèria és tot allò que té massa i pot existir en estat líquid, sòlid o gasós.

Ø  La matèria és tota cosa que ocupa un lloc a l’espai, es pot tocar, es pot sentir, es pot mesurar, etc.

Ø  La matèria és la substància que composa els cossos físics.

Ø  La matèria és tot allò que es pot detectar mitjançant processos físics.

No obstant, de vegades és una mica complicat veure o adonar-se’n de la matèria. Per exemple, si estàs a la cuina i agafes la botella d’aigua, tots sabem que la botella està formada per matèria. Si a l’interior d’aquesta trobem aigua, també sabem que l’aigua és matèria. Però, i si la botella està buida? De fet, quan ens hem begut tota l’aigua d’una botella, no diem que no queda res?

Malgrat el fet que no podem veure res a l’interior de la botella, aquesta continua plena, però en aquest moment d’aire. Sempre hem de recordar que, encara que no veien alguna cosa, no significa que no siga matèria. A més a més, existirà una forma de detectar-la encara que no ho fem de manera visual.

Posem l’exemple d’un globus. Quan agafem en primer lloc un globus, aquest està desinflat i ocupa poc espai. Tanmateix, quan bufem i l’inflem aquest ocupa un major espai. Aleshores, si ocupa més espai, és que el globus té ara més matèria? Res d’això. El que passa és que al bufar, estem introduint aire a l’interior d’aquest el qual, encara que no veiem, també ocupa un espai, és  dir, presenta un determinat volum.

Per concloure, definim la matèria com qualsevol cosa que té massa i ocupa espai, encara que de vegades no la podem percebre. 

Què és la química?

Si algú us pregunta què és la química, que és allò que us ve al cap?De segur que recordeu o l’assignatura que vos duia de cap a l’ institut o bé penseu en un laboratori. Però la química no és només allò que es troba al llibre gros i pesat de classe o tancat al laboratori, sinó que estem rodejats de química per tot arreu sense adornar-nos-en.

Qui no ha hornejat un pastís per al seu aniversari? Com tothom sap, per què el pastís ens quede ben bo, és indispensable seguir una recepta, la qual, dit d’una altra manera, és una guia per dur a terme un experiment. Si no pesem els ingredients o si no posem per exemple el llevat, probablement el nostre pastís acabe en la brossa.

I és que, si analitzem els ingredients del pastís, tots tenen la seua funció. Les gemmes són les proteïnes que ajuden a enllaçar el pastís, la farina és l’emulsionant químic que provoca la producció de gas perquè quede esponjós, el sucre evita per un costat que el midó i les proteïnes de la farina i dels ous endurisquen el pastís i, per altre costat, és una de les causes del color daurat d’aquest, etcètera, etcètera i un gran etcètera. Perquè si continuem explicat totes els processos químics que apareixen simplement en la elaboració d’un pastís, us endormireu. Per tant, imagineu tota la química que s’amaga darrere de totes les vostres accions quotidianes.  

La química com a ciència té diferents definicions en funció de la font de consulta però totes presenten un tret en comú. La química és la ciència que estudia molts dels fenòmens de la matèria, les seues combinacions i les seues modificacions (forma, grandària, estructura, etc). Així que, per entedre la química, començarem per explicar en aquest blog què és la matèria i com es classifica.

“No tot en el món és química, però sense química, el món seria impossible”.