Ciencias naturales 5n by María Candelaria Pagella

Ciencias

Ciencias naturales

naturales

Las mezclas homogéneas o soluciones

¿Qué sé?

Agregá una cucharadita de sal en un vaso con agua.

 Realizá esta experiencia y resolvé.

a) Señalá con una X la respuesta que te parece más adecuada para describir el fenómeno ocurrido. Explicá por qué descartaste la otra opción. La sal se “derritió” o se “hizo líquida”. La sal se “disolvió” y ya no la vemos. b) ¿Cómo comprobarías que la sal sigue allí y no “desapareció”? ¿Se te ocurre alguna manera de recuperar esa sal?

Revolvé bien con una cuchara.

Las soluciones y sus componentes

osario

¿Qué es una solución? Antes de introducirnos en la lectura de este capítulo, analicemos la experiencia anterior. Al mezclar una sustancia sólida —como la sal común— con una líquida, como el agua, se observa que la sal “desaparece” completamente en el agua, aunque sigue estando allí. Tal como aprendimos en el capítulo anterior, cuando no podemos distinguir los componentes ni siquiera con la ayuda de un microscopio, decimos que estamos frente a una mezcla homogénea, a la que también podemos llamar solución.

Algunas sales que contienen cobre dan soluciones azuladas al ser disueltas en agua.

Al disolver en agua algunas sales de potasio, se obtiene una solución violácea.

Sal: muchas sustancias químicas se denominan “sales”, no solo la sal común. Así, hay sales de cobre o de potasio.

¿Cuántos componentes tiene una solución? Las mezclas homogéneas pueden tener dos, tres o muchos componentes. Además, como viste en el capítulo 8, cada componente puede estar en diferentes estados de agregación: sólido, líquido o gaseoso. En cualquier caso, cuando en una solución un componente está en mayor proporción con respecto a los demás, decimos que es el solvente. ¿Y el resto? Todos los demás componentes se denominan solutos. En la experiencia de la apertura, por ejemplo, el agua es el solvente y la sal, el soluto. La solución resultante tendrá el estado de agregación del componente mayoritario, es decir, del solvente. Entonces, podemos hablar de soluciones líquidas, sólidas o gaseosas. Las soluciones líquidas son las más habituales y en muchas de ellas el solvente es agua, por eso también se las denomina soluciones acuosas. El alcohol que usamos para desinfectar es una solución de dos líquidos: alcohol puro en agua.

El aire filtrado, no contaminado, es un ejemplo de solución gaseosa. Es frecuente su uso en las salas de cirugía.

El acero es una solución de dos sólidos (hierro y carbono). Es muy utilizado en la fabricación de cubiertos.

Entre todos

Durante la cena, Manuel les cuenta a sus padres: Diego es nuevo en el grado, llegó hace poco desde Bolivia. Es tímido y no habla mucho. El otro día, unos compañeros pusieron tres cucharadas de sal en el jugo y revolvieron hasta que la sal se disolvió. Cuando Diego tomó el jugo, le dio tanto asco que lo escu-

pió. Y se puso muy triste. La maestra se enojó y hubo una charla sobre el tema. Al final, los “bromistas” entendieron que habían actuado mal y se disculparon con Diego.

 Analicen esta situación en grupo y comenten: a) ¿Alguna vez les hicieron alguna broma que los hizo sentirse mal? ¿Qué sucedió luego? b) ¿Hicieron o participaron de alguna broma que hizo sentir mal a algún compañero? ¿Cómo se sintieron? c) ¿Qué podría hacer cada uno para evitar que ocurra una situación similar? En la página 98 seguimos reflexionando entre todos.

Disolución y solubilidad de

tor his ia

l a ci e n c

En algunos océanos, como los que bañan las costas ártica y antártica, el agua es tan fría que llega a estar por debajo de los 0 ºC. Y, sin embargo… ¡no se congela! ¿Por qué será? Es que la gran cantidad de sales disueltas en el agua de esos océanos hace que llegue a muy bajas temperaturas sin congelarse. En el año 1882, el químico francés François Marie Raoult observó que cuando se disuelve alguna sustancia (soluto) en un solvente, la solución formada se congelará a una temperatura menor que si estuviera el solvente solo. Este hallazgo posee varias aplicaciones; por ejemplo, los líquidos anticongelantes que se usan en los radiadores de los automóviles.

La agitación es uno de los factores que influyen en la disolución.

¿A qué nos referimos cuando hablamos de soluble e insoluble? Ya viste que una cucharadita de sal se disuelve sin inconvenientes en un vaso de agua. En este caso, decimos que la sal es soluble en agua, al menos, en la proporción que usamos. Sin embargo, el agua no disuelve todo. Los marcadores indelebles no se borran con agua porque el proceso de disolución es tan lento que nunca ocurre: las sustancias que conforman la tinta del marcador son insolubles en agua, y no pueden formar una solución. Pero no te preocupes, porque esa tinta no es completamente indeleble, ya que sus componentes son solubles en otro solvente: el alcohol.

Sal fina

El tamaño de los granos es otro de los factores que afectan el proceso de disolución.

Sal gruesa

¿Qué es una disolución? En una solución, los solutos no “desaparecen”: al juntarse con el solvente, se mezclan. El soluto se disuelve en el solvente y a ese proceso lo llamamos disolución. ¿Cuánto tarda en producirse una disolución? Y… depende. Por ejemplo, después de agregar azúcar al té, ¿revolvés con la cucharita? Claro, porque si no, el azúcar no se disuelve y el té no se endulza. Entonces, la agitación es uno de los factores que afectan la disolución, porque al agitar el soluto se disuelve más rápido. Además existen otros factores, como la cantidad de soluto a disolver y, si es sólido, el tamaño de los granos. Por ejemplo, si tuvieras que disolver rápidamente sal en agua, ¿elegirías sal fina o gruesa? Cuanto menor es el tamaño de los granos, más rápido resulta el proceso de disolución.

¿Cuánto soluto es posible disolver en un solvente? Imaginate que colocás agua en un recipiente y agregás sal de a poco. Al revolver, la sal parece desaparecer completamente en el agua, formando una mezcla homogénea. Pero si seguís agregando sal, llegará un punto en que se depositará en el fondo y ya no se disolverá, aunque revuelvas. Esto sucede porque al preparar cualquier solución hay una cantidad máxima de soluto que se puede disolver. Si ponemos más, el soluto se deposita en el fondo y nos queda una mezcla heterogénea. A esa cantidad máxima de soluto que puede disolverse en un solvente se la denomina solubilidad y es propia de cada par de soluto y solvente. Ahora, si calentás la mezcla heterogénea a baño María, observarás que el sedimento desaparece por completo. ¿Qué habrá ocurrido? Es que la temperatura es uno de los factores que afectan la solubilidad. En general, decimos que cuanto mayor es la temperatura, mayor es la solubilidad de los solutos.

En los rótulos de los alimentos está expresada la concentración de cada nutriente o componente.

¿Cómo se expresa la cantidad de soluto presente en una solución? La relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de solución se expresa mediante la concentración. Por ejemplo: “gramos de soluto por cada litro de solución”. Así, tendremos una solución diluida si la proporción de soluto es baja, y una solución concentrada si la cantidad de soluto es mayor. Si disolvemos un sobre de jugo en un litro de agua, nos queda un jugo más concentrado que si usamos medio sobre. ¿Cómo nos damos cuenta? Por las diferencias en su sabor y su color.

En soluciones coloreadas, es usual que a mayor concentración sea más intenso el color.

Repaso hasta acá  María agregó una cucharadita de azúcar al té caliente y lo revolvió. ¿Qué tipo de mezcla

obtuvo? ¿Cuál es el soluto y cuál, el solvente?  ¿Hay forma de borrar la tinta de un marcador indeleble? ¿En qué se basa ese procedimiento?  Para preparar un litro de limonada, se usa el jugo de dos limones y cuatro cucharadas de azúcar. Si tuvieras que preparar medio litro de esta bebida, con la misma concentración, ¿cuántos limones y cucharadas de azúcar usarías? ¿Qué pasaría si agregaras más agua? ¿Y si agregaras menos? 93

Separación de los componentes de una solución

Mechero

Vaso

Tela metálica

La destilación permite recuperar un líquido. Este procedimiento consiste en calentar la mezcla y, a medida que el solvente se evapora, se recoge su vapor con un dispositivo especial con forma de tubo que lo refrigera (enfría) para que se condense,

es decir, para que pase a estado líquido. Y luego se lo recolecta en un nuevo recipiente. La destilación sirve para separar líquidos que hierven y se evaporan a distintas temperaturas. También, para separar un líquido de sólidos.

La evaporación consiste en calentar una solución líquida y dejar que el solvente se evapore. En ese caso, nos quedamos con los solutos sólidos que formaban la mezcla, pero perdemos el solvente.

Balón

Tubo refrigerante

Mechero

Soporte Separación de componentes

Mezcla

La cromatografía consiste en colocar un poco de la mezcla sobre un soporte para que un solvente “arrastre” sus componentes en él. Por ejemplo, se puede usar una tiza blanca como soporte, y a un centímetro de su base hacer una

Solvente

línea gruesa con un marcador oscuro (rojo, azul o negro). Al parar la tiza sobre su base en un vaso con poco alcohol, observarás que los diferentes pigmentos se separan en su “recorrido” hacia arriba.

Proponé algún método para recuperar la sal de una solución de agua salada. Indicá cada uno de los pasos.

¿Cómo se separan los componentes de una solución? Ya vimos que en una solución no podemos distinguir los solutos del solvente, porque se trata de una mezcla homogénea. Es evidente que, para separar estos componentes, no sirven los métodos que empleamos con las mezclas heterogéneas, como el tamizado o la decantación. Pero existen algunas técnicas que nos permiten hacerlo, por ejemplo: la evaporación y la destilación. Para utilizar estos métodos necesitamos información acerca de los componentes de la mezcla. En la evaporación, por ejemplo, debemos estar seguros de que los solutos son sólidos; en la destilación, debemos saber a qué temperatura hierve el solvente. También hay métodos especiales que permiten “explorar” las mezclas mediante la separación de sus componentes. Uno de ellos es la cromatografía.

Técnicas y habilidades

Diseñar un experimento  ¿Qué pensás que se debe considerar al diseñar un experimento? Observá la experiencia que realiza-

ron los chicos de 5.º, para comprobar cómo afecta la temperatura a la solubilidad de los pigmentos de la remolacha. Con agua fría

1.° Cortar una remolacha en trozos pequeños y colocarlos dentro de un bol. 2. ˚ Agregar 500 ml de agua y dejar reposar la mezcla. 3. ˚ A los 10 minutos, colar la mezcla y recoger el agua en un recipiente. 4. ˚ Calentar 500 ml de agua en una pava hasta alcanzar los 80 ºC. 5. ˚ Cortar otra remolacha en trozos pequeños y agregarle el agua caliente. 6. ˚ Esperar 10 minutos. 7. ˚ Colar la mezcla y recoger el agua en otro recipiente. 8. ˚ Comparar los aspectos de los dos líquidos recolectados. Sacar alguna conclusión sobre la influencia de la temperatura en el resultado del experimento.

Paso 2

Con agua caliente

Paso 5

Paso 7

Paso 6

Para llevar a cabo un experimento como el anterior debemos planear paso por paso qué vamos a hacer, qué recipientes usaremos, cómo mediremos la temperatura, cuánto solvente utilizaremos, etc. Todos estos detalles son parte del diseño experimental, y deben pensarse antes de arrancar. Además, al diseñar un experimento, hay que considerar qué cosas van a cambiar en su transcurso y cuáles no. A estos elementos que afectan un experimento se los conoce como variables. Cuando las verificamos, decimos que estamos realizando el control de las variables. Por ejemplo, en nuestra experiencia, algunas de las variables a tener en cuenta son: el tipo de agua (corriente, destilada, mineral), la temperatura del agua, el tiempo de reposo o el tamaño de los trozos de remolacha. La mayoría no cambia durante el experimento, pero la temperatura del agua, sí.  Algunos pigmentos de la remolacha se disuel-

 Averigüen con una persona que sepa cocinar si

ven en el agua caliente y forman una solución. Diseñen un experimento para determinar qué tipos de telas pueden teñirse con esta solución. ¿Cuáles serían las variables controladas?

la técnica aplicada a la remolacha es útil para extraer pigmentos de otros vegetales, como espinaca o repollo colorado. ¿Qué variable cambiaría ahora?

En la página 150 encontrarán una propuesta para seguir poniendo esta habilidad en acción.

1. Explicá cuál es la diferencia entre las siguientes situaciones y relacionalo con lo estudiado en el capítulo: a) Luego de condimentar con aceite una ensalada de zanahoria rallada, se observa que el aceite se tiñe del color anaranjado. b) Luego de condimentar con aceite una ensalada de lechuga, se observa que el aceite no se tiñe de verde sino que conserva su color original. 2. La lavandina es una solución que se utiliza como desinfectante. Investigá cómo está formada (cuál es su solvente y cuáles son sus solutos más importantes). Teniendo en cuenta su solvente, ¿cómo clasificarías a esta solución?

4. En un laboratorio se prepararon las siguientes soluciones. Indicá en cada caso cuál es el solvente y cuál/cuáles los solutos y qué tipo de solución es (sólida, líquida o gaseosa). a) Agua de colonia: esencias (5%) y alcohol (95%). b) Vinagre: acido acético (5%) y agua (95%). c) Alpaca: aleación metálica compuesta por cinc (25%), cobre (52%) y níquel (22%). 5. Reunite con un compañero y, juntos, resuelvan estos problemas. La mamá de José preparó una limonada colocando el jugo de un limón en una jarra, y cuatro cucharadas de azúcar. Luego agregó agua hasta completar un litro de solución. a) Si tuvieran que preparar ¼ de litro más de la misma limonada, ¿cuánto jugo de limón y azúcar agregarían? ¿Cómo la prepararían? b) Al día siguiente la mamá preparó otra limonada; así: en una jarra colocó el jugo de medio limón y tres cucharadas de azúcar, y luego agregó agua hasta completar medio litro de limonada. Esta nueva limonada, ¿es más o menos dulce que la primera? ¿Por qué?

3. Observá las siguientes imágenes con atención. Sulfato de cobre de grano fino

Sulfato de cobre de grano grueso

6. Para cada una de las siguientes soluciones se proponen dos procedimientos de separación. En cada caso, indicá cuál sería el adecuado. Justificá tus respuestas. a) Solución de sal, agua y vinagre. b) Solución acuosa de pigmentos de remolacha.

a) ¿Cuál es el soluto sólido que se disolverá más rápidamente en agua a temperatura ambiente? Justificá tu elección. b) Si vieras que no se disuelve, ¿qué harías para facilitar la disolución? c) Si agregaras más cantidad de soluto, ¿se disolvería más rápido o más lentamente? d) ¿Cómo harías para averiguar el valor de “solubilidad” de ese soluto en agua? 96

• Evaporación • Cromatografía en tiza

• Destilación • Evaporación • Recuperar el depósito

¿Qué aprendí?

7. Al comienzo del capítulo hiciste una experiencia sobre disolución de sal en agua. Con todo lo que aprendiste hasta ahora, ¿qué otras preguntas agregarías a esa actividad? ¿Cómo las responderías?

b) ¿Cuántos componentes tiene una solución? c) ¿Qué es una disolución? d) ¿A qué nos referimos cuando hablamos de soluble e insoluble? e) ¿Cuánto soluto es posible disolver en un solvente? f) ¿Cómo se expresa la cantidad de soluto presente en una solución? g) ¿Cómo se separan los componentes de una solución?

8. Respondé brevemente las preguntas que aparecen al inicio de cada tema. ¿Qué palabras claves hallás en las respuestas? ¿Cuáles elegirías para armar un pequeño crucigrama acerca del capítulo? a) ¿Qué es una solución?

9. Completá este mapa conceptual con las palabras claves de la actividad anterior u otras que consideres apropiadas.

Soluciones

tienen

se separan por

se forman por

Componentes

Métodos de separación pueden ser

S componente en

D componente en

E menor proporción

mayor proporción

Disolución depende de

Tamaño de Cantidad de A T

Habilidades en acción Trabajamos en el laboratorio................................................... 145 Armamos un acuario (Técnicas y habilidades de las páginas 23 y 73) ............................. 146 Armamos modelos de órganos y sistemas (Técnicas y habilidades de las páginas 53 y 65).............................. 148 Investigamos cómo estabilizar una emulsión (Técnicas y habilidades de las páginas 43 y 73).............................. 150 Fabricamos instrumentos musicales (Técnicas y habilidades de las páginas 43, 95 y 109)....................... 152 Exploramos filtros para agua Trabajamos con las explicaciones............................................ 156 Argumentamos sobre el agua................................................... 158

144

(Técnicas y habilidades de las páginas 129 y 139)........................... 154