Sistemas materiales: fases y componentes
Sacás el termo, cebás un mate y mirás la yerba flotando en el agua. En la heladera, el jugo con hielo. En la playa, la arena mojada. ¿Todo eso es «una sola cosa» o hay varias partes mezcladas? Y si a simple vista parece una sola, ¿cómo estar seguro? En esta página aprendés a describir con precisión cualquier porción de materia que estudies en el laboratorio.
Sistema material, fases y componentes
Un sistema material es la porción de materia que elegimos para estudiar. Puede ser un vaso con agua, un frasco con aceite y agua, o una muestra de aire. Lo que está afuera no forma parte del sistema.
Para describirlo usamos dos ideas distintas que conviene no mezclar.
La fase se ve (zonas distintas separadas por una superficie). El componente es qué sustancia hay. Una fase puede tener varios componentes, y un mismo componente puede estar repartido en varias fases.
Fijate en el tercer vaso: el hielo y el agua líquida son un solo componente (agua, $H_2O$) pero dos fases, porque cada estado de agregación forma su propia porción con propiedades distintas.
Mateo coloca en un frasco agua y aceite y lo deja reposar. Clasificá el sistema como homogéneo o heterogéneo, indicá cuántas fases observás y nombrá los componentes de…
Mateo coloca en un frasco agua y aceite y lo deja reposar. Clasificá el sistema como homogéneo o heterogéneo, indicá cuántas fases observás y nombrá los componentes de cada fase.
Santiago afirma: «Si un sistema tiene un solo componente, entonces tiene una sola fase». Analizá la afirmación usando como ejemplo un vaso con agua líquida y cubitos de…
Santiago afirma: «Si un sistema tiene un solo componente, entonces tiene una sola fase». Analizá la afirmación usando como ejemplo un vaso con agua líquida y cubitos de hielo. Decí si Santiago tiene razón y explicá por qué.
Sistemas homogéneos y heterogéneos
La clasificación depende del número de fases.
Dentro de los homogéneos hay dos casos: una sustancia pura (un componente, como el agua destilada) o una solución (varios componentes en una sola fase, como el agua con sal o el aire).
| Sistema | Fases | Componentes | Tipo |
|---|---|---|---|
| Agua destilada | 1 | 1 (agua) | Homogéneo |
| Agua con sal disuelta | 1 | 2 (agua, sal) | Homogéneo |
| Agua y aceite | 2 | 2 | Heterogéneo |
| Agua con hielo | 2 | 1 (agua) | Heterogéneo |
| Arena con agua | 2 | 2 (arena, agua) | Heterogéneo |
Observá que un sistema con un solo componente puede ser heterogéneo (agua con hielo), y que uno con varios componentes puede ser homogéneo (agua con sal). Por eso no alcanza con contar sustancias: hay que mirar cuántas fases se forman.
Cómo contar paso a paso
Valentina prepara un vaso con agua y sal común y revuelve hasta que la sal desaparece por completo a simple vista. Clasificá el sistema como homogéneo o heterogéneo,…
Valentina prepara un vaso con agua y sal común y revuelve hasta que la sal desaparece por completo a simple vista. Clasificá el sistema como homogéneo o heterogéneo, indicá cuántas fases tiene y nombrá sus componentes.
Sofía tiene tres sistemas: (A) agua con cubitos de hielo, (B) agua con azúcar totalmente disuelta y (C) arena con agua. Para cada uno indicá cuántas fases tiene, cuántos…
Sofía tiene tres sistemas: (A) agua con cubitos de hielo, (B) agua con azúcar totalmente disuelta y (C) arena con agua. Para cada uno indicá cuántas fases tiene, cuántos componentes hay y si es homogéneo o heterogéneo. Justificá tus respuestas.
Cuando la apariencia engaña
Hay sistemas que a simple vista parecen una sola fase, pero no lo son. La leche se ve pareja, pero con un microscopio aparecen gotitas de grasa flotando en un líquido acuoso. El humo parece uniforme, pero tiene partículas sólidas finísimas suspendidas en aire. Si le hacés pasar un haz de luz, se ve el recorrido de la luz porque las partículas la dispersan.
Entonces, ¿qué criterio usamos? No es «se ve parejo», sino si las propiedades son las mismas en todos los puntos del sistema, incluso al observarlo con instrumentos (microscopio, haz de luz). Si aparecen porciones con propiedades distintas, es heterogéneo.
Florencia sostiene que la leche y el humo son sistemas homogéneos porque «a simple vista se ven parejos». Agustín responde que con un microscopio o un haz de luz se…
Florencia sostiene que la leche y el humo son sistemas homogéneos porque «a simple vista se ven parejos». Agustín responde que con un microscopio o un haz de luz se puede ver que no es así. Argumentá quién tiene razón, explicá qué criterio se usa para clasificar un sistema como homogéneo o heterogéneo y proponé otro ejemplo cotidiano donde la apariencia pueda engañar.
Propiedades intensivas y extensivas
Una propiedad es una característica que podemos medir u observar. Se clasifican según dependan o no de la cantidad de materia.
Pensá en el agua del termo. Si servís la mitad, tenés la mitad de masa y de volumen (extensivas), pero el agua sigue hirviendo a la misma temperatura y con la misma densidad (intensivas).
| Propiedad | Tipo | ¿Por qué? |
|---|---|---|
| Masa | Extensiva | Cambia con la cantidad |
| Volumen | Extensiva | Cambia con la cantidad |
| Densidad | Intensiva | Es el cociente masa/volumen: ambos cambian a la vez y se compensa |
| Temperatura de ebullición | Intensiva | Es característica de la sustancia |
Las propiedades intensivas sirven para identificar sustancias: dos muestras de distinto tamaño que hierven a la misma temperatura y tienen la misma densidad probablemente son la misma sustancia.
En la clase de Química, la profesora escribe en el pizarrón: masa, temperatura de ebullición, volumen y densidad. Clasificá cada una de estas propiedades como intensiva…
En la clase de Química, la profesora escribe en el pizarrón: masa, temperatura de ebullición, volumen y densidad. Clasificá cada una de estas propiedades como intensiva o extensiva y explicá brevemente en qué se diferencian ambos tipos.
Lucía mide una muestra de agua de la canilla: tiene 200 g de masa y hierve a 100 °C al nivel del mar. Luego toma 1.000 g de la misma agua y vuelve a medir la temperatura…
Lucía mide una muestra de agua de la canilla: tiene 200 g de masa y hierve a 100 °C al nivel del mar. Luego toma 1.000 g de la misma agua y vuelve a medir la temperatura de ebullición. Indicá qué propiedad cambió y cuál no, y relacioná tu respuesta con las propiedades intensivas y extensivas.
Un sistema complejo, paso a paso
Juntemos todo. Joaquín prepara un sistema con agua, sal disuelta hasta que ya no se disuelve más (queda sal en el fondo), un trozo de hielo, arena y unas gotas de aceite.
Fijate el orden lógico: primero se separan las fases (métodos que aprovechan diferencias visibles), y recién después se fracciona la solución.
Joaquín prepara un sistema con agua, sal disuelta hasta que ya no se disuelve más, un trozo de hielo, arena y unas gotas de aceite. Describí el sistema: cantidad de…
Joaquín prepara un sistema con agua, sal disuelta hasta que ya no se disuelve más, un trozo de hielo, arena y unas gotas de aceite. Describí el sistema: cantidad de fases, componentes de cada fase y cantidad total de componentes. Luego indicá qué método de separación usarías para obtener cada componente por separado y explicá el orden en que los aplicarías.
Volvé al principio: el mate con yerba flotando es heterogéneo (yerba sólida y agua con sustancias disueltas); el jugo con hielo tiene hielo y líquido, dos fases; y la arena mojada, arena y agua. A simple vista parecen «una cosa», pero contando fases y componentes los describís con precisión.