Leyes fundamentales de la materia

TEMA 10

LEYES FUNDAMENTALES DE LA MATERIA. CAMBIOS DE ESTADO. PROPIEDADES EXTENSIVAS E INTENSIVAS. EJEMPLOS

1. LA MATERIA Y LAS LEYES FUNDAMENTALES DE LA QUÍMICA

1. SUSTANCIAS PURAS, ELEMENTOS Y COMPUESTOS

Un sistema se clasifica como homogéneo o heterogéneo según presente o no las mismas propiedades en todos sus puntos. Por ejemplo, el agua, el vino, la sal de mesa o el plomoson homogéneos porque en ellos no se pueden apreciar zonas que sean diferentes las unas de las otras. En cambio, el granito, la pólvora, la madera o un trozo de carne son heterogéneos porque se pueden apreciar zonas con un composición y propiedades diferentes unas de las otras.

Naturalmente, hay que fijar un nivel de observación para decidir sobre la homogeneidad. Se ha decidido que un sistemaes homogéneo, si lo es cuando se observa a través de un microscopio de luz visible.

Tanto si los sistemas son heterogéneos como si son homogéneos, puede ser que estén formados por una o por más de una sustancia. Si es así, se podrán separar mediante métodos físicos como la evaporación, la filtración, la cristalización, la aplicación de campos eléctricos, etc. Por ejemplo, una disolución deagua con sal es homogénea pero si la calentamos se puede evaporar el agua, quedando la sal como residuo. En cambio, hay sistemas heterogéneos que están formados por una única sustancia, por ejemplo, agua con hielo.

Una sustancia pura o una especie química es un sistema homogéneo que no se puede separar en diversos componentes mediante métodos físicos (métodos que no implican reacciones). Porejemplo, el oro, el cloruro sódico, la urea, el azufre o la glicerina.

Entre las sustancias puras, las que tienen todos sus átomos iguales (con la salvedad de los isótopos), se denominan elementos químicos. Son sustancias que no se pueden descomponer en otras más sencillas ni con procedimientos físicos ni químicos. Por ejemplo, el oro, la plata, el plomo o el oxígeno.

En cambio, hay otrassustancias puras llamadas compuestos químicos, que están formadas por átomos de dos o más clases. A partir de los compuestos se pueden separar dos o más sustancias más sencillas, por ejemplo, el agua, el amoníaco, la glucosa o el acido acético son compuestos químicos.

2. ANTIGUAS LEYES PONDERALES Y VOLUMÉTRICAS FUNDAMENTALES.

Se denominan leyes ponderales y leyes volumétricas porque establecenrelaciones entre los pesos o entre los volúmenes de las sustancias que intervienen en una reacción.

Para comprender la importancia de estas leyes, hay que retrotraerse a un época en que no existían las fórmulas de los compuestos y en la que la química avanzaba penosamente buscando un camino que la convirtiera en ciencia cuantitativa y con capacidad de predicción.

■ LEY DE LA CONSERVACIÓN DELA MASA O LEY DE LAVOISIER

Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), aunque comenzó estudios de derecho, se convirtió en le principal impulsor de la química moderna. Demostró la composición del agua, del aire, y de diversas sustancias, contribuyo a la nomenclatura química racional y estudió la respiración de los seres vivos. En 1789, en su “Traité élémentaire de chimie”, desarrollaba un principiode conservación de la materia que se puede resumir como:

La masa total de un sistema cerrado (sin intercambios con el exterior) no varía, aunque haya reacciones entre las sustancias contenidas en él.
Así, según Lavoisier, en la reacción del cobre con el azufre para originar sulfuro cúprico, mediante:
Cu + S → CuS
resulta que 4,00 g de Cu reaccionan con 2,02 g de S y producen 6,02 g de CuS.O de una manera más concisa, como:

La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Si los reactivos se transforman del todo en productos, también se puede asegurar que la masa de aquéllos es igual a la de éstos.
Lavoisier comprobó su ley en numerosas reacciones, la mayoría de las cuales consistían en someter a calentamiento diversos metales, siempre en recipientes cerrados y...