Composición Elemental de Sustancias Puras

Clasificación de la materia según su composición

Cuando piensas en clasificar la materia, es probable que pienses en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Pero, volviendo a la metáfora del donut, ¡también podemos clasificar la materia según de qué esté hecha (es decir, según su composición química)! Entonces, ¿de qué está hecha la materia? Bueno, a nivel molecular, ¡toda la materia está formada por átomos que pueden formar elementos, compuestos y moléculas! Incluso con todos estos componentes diferentes, la materia puede dividirse en dos grandes categorías en función de su composición: sustancias puras y mezclas. Dedicaremos la mayor parte del tiempo a las sustancias puras, ¡pero trataremos brevemente las mezclas! Así pues, ¡vamos a sumergirnos en las sustancias puras!

Definición de sustancias puras

Una forma sencilla de pensar en las sustancias puras es como algo que está formado por un solo tipo de materia que siempre tiene las mismas propiedades, como el punto de fusión, el punto de ebullición, la densidad, etc.

¿Puedes adivinar cuáles son las sustancias puras en tu vida cotidiana? Seguro que tienes sal (NaCl) y latas de conserva (Sn) en tu despensa. Son ejemplos perfectos de sustancias puras, porque la sal está formada sólo por moléculas de NaCl, y el estaño sólo por átomos de estaño.

Pero espera, puede que hayas notado una diferencia entre la sal y el estaño y te hayas preguntado cómo es posible que la sal sólo esté formada por un tipo de materia cuando se trata de dos átomos diferentes unidos entre sí.

Las sustancias puras pueden dividirse a su vez en dos clases: elementos y compuestos.

Ejemplos de sustancias puras

Vamos a dedicar algún tiempo a ver los elementos y los compuestos por separado y algunos ejemplos comunes de cada uno de ellos.

Elementos

Si te suenan los elementos, estás pensando correctamente en los 118 organizados en la tabla periódica. ¡El estaño es un ejemplo de elemento!

Algunos ejemplos comunes de elementos son:

• Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N) - suelen presentarse como moléculas diatómicas
• Oro (Ag), Hierro (Fe) y Cobre (Cu) - son metales que suelen existir por sí mismos
• Sodio (Na), Potasio (K) y Litio (Li) - sólo existen de forma natural en compuestos

Fig.1-Los elementos contienen un tipo de átomo

Compuestos

La segunda clase de sustancias puras son los compuestos.

Volviendo a nuestro ejemplo de la sal y el estaño, la sal de mesa es un compuesto. Cada muestra de sal de mesa siempre estará compuesta por dos átomos enlazados (sodio y cloro), pero mediante un cambio químico, ¡puede descomponerse en átomos de sodio y cloro!

¿Se te ocurren ejemplos comunes de compuestos?

Aquí tienes algunos:

• Agua _-H2O
• Dióxido de carbono _-CO2
• Bicarbonato sódico _-NaHCO3
• Alcohol - _C2H6O

Fig._2-H2Ocontiene dos átomos diferentes de dos elementos diferentes

Antes de definir la otra categoría de materia conocida como mezclas, ¡es esencial comprender cómo averiguar el porcentaje exacto de elementos que forman un compuesto!

Composición porcentual y fórmula empírica

A menudo, si analizamos un compuesto, querremos determinar la proporción de los distintos elementos presentes en él con respecto al conjunto del compuesto. Quizá pienses, ¿no cambia la proporción según la cantidad de compuesto que tengamos? Pues bien, debido a un concepto conocido como ley de las proporciones definidas, los compuestos siempre estarán compuestos por una proporción fija de elementos en masa, ¡independientemente del tamaño de la muestra! Podemos determinar esta proporción en masa calculando la composición porcentual del compuesto.

Fig.3-Conceptualización de la composición porcentual de un elemento en un compuesto.

La fórmula de la composición porcentual es

$$\%\,Composición=\frac{masa,de,elemento,presente,en,compuesto}{total,molecular,masa,de,compuesto}*100\%$$

Ésta es una demostración muy sencilla de cómo hallar la composición porcentual. Consulta las Fórmulas Moleculares y Empíricas, donde veremos ejemplos más avanzados.

Fórmula empírica

Supongamos que un compuesto tiene la fórmula molecular _C6H10O4. La fórmula empírica sería _C3H5O2. ¡Es parecido a reducir las fracciones a su forma más simple!

A menudo podemos utilizar composiciones porcentuales para determinar la fórmula empírica de un compuesto.

Composición de las mezclas

Para terminar, vamos a examinar el segundo tipo de sustancia: ¡las mezclas!

Para entender las mezclas, supongamos que tomamos NaCl y lo disolvemos en agua. ¿Qué crea la combinación de estas dos sustancias puras? La mezcla de agua salada.

Fig.4-El Oro y el Hierro son elementos que al mezclarse se convierten en una mezcla y, sin embargo, mantienen sus propiedades químicas individuales.

Las principales diferencias entre compuestos y mezclas son:

1. En las mezclas, las sustancias puras se "mezclan" físicamente, mientras que, en los compuestos, los elementos atómicos se unen químicamente.
2. Esto significa que la sal y el agua tienen las mismas propiedades químicas antes y después de crear el agua salada. Sin embargo, cuando el compuesto NaCl, se separa en sus componentes atómicos, el sodio puro se convierte en un sólido metálico brillante, y el cloro es un gas verdoso que, al unirse, forma un nuevo compuesto de cristales blancos de sal con nuevas propiedades.

Algunos ejemplos de mezclas incluyen cosas como la tierra, el té o los zumos, la gasolina y ¡el oro mezclado con hierro!