Elementos, compuestos y mezclas

¿Cómo se clasifica la materia?

La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. Los sólidos y los líquidos se ven y pesan. Los gases también cuentan: si no ocuparan espacio, un globo no aumentaría de volumen al llenarse. Lo que el examen pone en un frasco, un polvo o un gas cabe aquí. ¹

Después viene la composición. Una sustancia pura tiene composición constante: todas sus muestras tienen exactamente la misma composición y las mismas propiedades. Las puras se parten en dos clases. El elemento no puede descomponerse en sustancias más simples por cambios químicos. El libro cita hierro, plata, oro, aluminio, azufre, oxígeno y cobre, entre más de 100 elementos: unos 90 se dan en la Tierra y unas dos docenas se han hecho en laboratorios. El compuesto está formado por dos o más elementos y sí se descompone por un cambio químico, en elementos, en otros compuestos, o en ambos. ¹

Los ejemplos del libro sirven para el reactivo de "solo compuestos". El agua está hecha de hidrógeno y oxígeno en relación 2 a 1, y con energía (una batería) se separa en esos dos gases. El dióxido de carbono y la glucosa también son combinaciones de átomos de elementos distintos. El cloruro de sodio, la sal de mesa, es un sólido blanco cristalino que resulta de combinar sodio y cloro, y sus propiedades no son las del sodio metálico ni las del cloro gaseoso. La sacarosa, el azúcar de mesa, se descompone al calentarla sin aire en carbono y agua. El óxido de mercurio(II), sólido anaranjado, se descompone con calor en mercurio y oxígeno. Si una lista trae H₂O, CO₂ y NaCl, las tres son compuestos. Un elemento suelto, como el oro o el oxígeno, no entra en esa lista. ¹

La mezcla junta dos o más tipos de materia en cantidades que pueden variar, y se separa por cambios físicos, como la evaporación. Si la composición cambia de un punto a otro, es heterogénea. El aderezo de aceite y vinagre no es igual en cada gota: el aceite y el vinagre se separan y las hierbas se asientan. Las galletas con chispas y el granito (se distinguen cuarzo, mica y feldespato) también son heterogéneas. Si la composición es uniforme y se ve igual en todas partes, es homogénea, también llamada solución. La bebida deportiva, el aire, el sirope de arce, la gasolina y la sal disuelta en agua entran ahí. Cada gota de la bebida sabe igual porque trae las mismas cantidades, aunque otra botella pueda llevar más o menos azúcar y seguir siendo esa bebida. Esa variación es la pista: en la sustancia pura la composición no se negocia. ¹

Con eso clasificas sin memorizar marcas. El oro es elemento, sustancia pura. La sacarosa es compuesto, también pura. El agua de mar se comporta como la solución de sal: mezcla homogénea, no pura. El granito es mezcla heterogénea. Un refresco se parece a la bebida deportiva: uniforme a la vista y de receta variable, mezcla homogénea. El aire limpio y seco es el ejemplo que el libro da de mezcla homogénea, no de compuesto. El vinagre, si se ve igual en toda la botella y no tiene una composición fija de manual, cae del lado de la solución, no del elemento. ¹

Dos metales fundidos, el cobre y el zinc, pueden formar una aleación de aspecto único. No es un elemento ni un compuesto de fórmula cerrada. Cada metal, por separado, sí es elemento. Juntos, en una proporción que el taller puede cambiar, y viéndose iguales en cada punto, cumplen la definición de mezcla homogénea. No los marques compuesto solo porque no veas granos. El compuesto se delata cuando un cambio químico lo parte en sustancias distintas. ¹

Esa última prueba ordena el laboratorio. Si al calentar un polvo puro salen un gas y un sólido distinto, con propiedades distintas a las del polvo, hubo descomposición: es un compuesto, como la sacarosa o el óxido de mercurio(II). Si una corriente eléctrica parte una sustancia pura en dos gases, pasa lo del agua: compuesto. Si ningún cambio químico la reduce a algo más simple, es elemento. Fundir a 800 °C y, al enfriar, volver al mismo sólido no cambia la identidad química: no demuestra un compuesto. Los cambios físicos y químicos afinan esa frontera. Cómo apartar la mezcla va en métodos de separación. La sal en agua, como solución, se retoma en soluto y disolvente.

Ideas clave

• Materia. Ocupa espacio y tiene masa. El gas también: infla el globo. ¹
• Elemento. Sustancia pura que un cambio químico no descompone en algo más simple. Oro, hierro, oxígeno. ¹
• Compuesto. Dos o más elementos, composición fija, y se descompone por un cambio químico. Agua, CO₂, NaCl, sacarosa. ¹
• Mezcla. Cantidades variables, se separa por un cambio físico. Heterogénea si cambia de un punto a otro. Homogénea, o solución, si es uniforme. ¹
• Pista de examen. Aire, sal en agua y bebida uniforme: homogénea. Granito y aceite con vinagre: heterogénea. Oro y azúcar de mesa: puras, elemento y compuesto. ¹

Ejemplos resueltos

Cuatro frascos del estante

1. Un clavo de hierro, sin óxido. El hierro es elemento: no se descompone en sustancias más simples por un cambio químico. ¹
2. Un terrón de azúcar. La sacarosa es compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno, y al calentarla sin aire da carbono y agua. ¹
3. Agua con sal que se ve igual en todo el vaso. Mezcla homogénea. La cantidad de sal puede ser otra y sigue siendo esa solución. ¹
4. Aceite y vinagre sin agitar. Mezcla heterogénea: una gota puede ser casi solo aceite y otra casi solo vinagre. ¹

El polvo que se parte

Calientas un polvo blanco puro. Sale un gas y queda un sólido distinto. Los dos tienen propiedades que el polvo no tenía. Eso es descomposición química, la marca del compuesto, no la de un elemento. Si el mismo polvo solo se fundiera y al enfriar volviera igual, no habrías demostrado un compuesto. ¹

Errores comunes

No llames compuesto a todo lo que "se ve mezclado". El compuesto es puro: composición constante. Lo que varía de muestra a muestra, aunque se vea liso, es mezcla. El aire es el caso clásico. ¹

No llames elemento al agua porque "es una sola cosa". El agua se descompone en hidrógeno y oxígeno. Eso la vuelve compuesto. ¹

No uses el fundido y el enfriado como prueba de compuesto. Sin una sustancia nueva, no hubo la descomposición que el libro usa para el óxido de mercurio(II) o la sacarosa. ¹

Cómo lo pregunta el examen

Si piden una mezcla homogénea, busca lo uniforme cuya receta puede cambiar: aire, sal en agua, bebida o vinagre que se ve igual. Una aleación de dos metales con aspecto único entra en el mismo grupo. Si piden solo compuestos, quédate con combinaciones de elementos distintos, como agua, dióxido de carbono y cloruro de sodio. ¹

En "sustancias puras", el oro (elemento) y la sacarosa (compuesto) entran. El agua de mar y el granito no: una es solución y el otro se ve heterogéneo. ¹

Si el polvo puro, al calentarlo, da un gas y otro sólido, marca compuesto. Si la corriente lo parte en dos gases, también. Si nada químico lo simplifica, es elemento. ¹

Resumen

• La materia ocupa espacio y tiene masa.
• El elemento no se descompone por un cambio químico.
• El compuesto junta elementos y sí se descompone así.
• La mezcla tiene composición variable y se separa con un cambio físico.
• Homogénea significa uniforme. Heterogénea cambia de un punto a otro.