“Las matemáticas son el lenguaje con el que Dios escribió el universo”. – Galileo Galilei
Química
Aprende química de forma amena: materia, estados, mezclas y estructura atómica, con ejemplos cotidianos y ejercicios resueltos para ESO, Bachillerato y Postobligatoria.
¿Cómo separas el aceite del agua si no puedes filtrarlos? La respuesta es la decantación, un método sencillo que aprovecha una propiedad que seguro conoces: la densidad. Aquí aprenderás qué es, cuándo se usa y en qué se diferencia de la filtración.
Proceso de decantación de mezclas utilizando una varilla de vidrio para guiar el flujo del líquido separado de los sedimentos.
¿Qué es la decantación?
La decantación es un método de separación de mezclas heterogéneas que aprovecha la diferencia de densidad. La densidad indica cuánta masa hay en cada unidad de volumen: lo más denso se hunde y lo menos denso queda encima.
Se reconoce porque la mezcla muestra dos fases: dos capas de líquidos o un sólido depositado en el fondo. Su característica clave es que solo funciona con mezclas heterogéneas, nunca con disoluciones.
Dos casos habituales
Sólido y líquido: el sólido insoluble se deposita (sedimenta) y se vierte con cuidado el líquido.
Dos líquidos inmiscibles: se usa un embudo de decantación; al abrir la llave sale primero la capa inferior, la más densa.
Decantación y filtración
Aspecto
Decantación
Filtración
Se basa en
La densidad y la gravedad
El tamaño de las partículas
Material habitual
Embudo de decantación o un vaso
Embudo con papel de filtro
Sirve para
Líquidos inmiscibles o sólido que sedimenta
Separar un sólido insoluble de un líquido
Ejemplos cotidianos
Agua y aceite: son inmiscibles y el aceite, menos denso, queda arriba. Con un embudo de decantación se recoge primero el agua.
Agua con arena: la arena, más densa e insoluble, se deposita en el fondo; después se vierte el agua.
Vino con posos: los posos sólidos se asientan y el vino se vierte despacio, sin removerlos.
Aceite de oliva recién obtenido: al reposar, el agua y los restos se depositan en el fondo.
Agua turbia de un río: se deja en un depósito para que el barro sedimente antes de filtrarla.
Errores frecuentes
Creer que decanta una disolución. La sal disuelta en agua forma una sola fase; no hay nada que se deposite, así que se separa por evaporación.
Confundir decantación y filtración. La decantación usa la gravedad y la densidad; la filtración retiene partículas según su tamaño.
Pensar que arriba va lo que hay en mayor cantidad. Arriba queda el líquido menos denso, sea mucho o poco.
Comprueba lo aprendido
¿Cuáles de estas mezclas se pueden separar por decantación? a) agua y aceite; b) sal disuelta en agua; c) agua y arena.
Un embudo de decantación contiene agua y aceite. ¿Qué líquido sale primero al abrir la llave y por qué?
¿Por qué la decantación no sirve para separar alcohol y agua?
RESPUESTAS
1. Se pueden decantar a) y c). La b) es una disolución: no tiene fases.
2. Sale primero el agua, porque es más densa y ocupa la parte inferior.
3. Porque son miscibles: forman una mezcla homogénea de una sola fase.
Laboratorio de densidad: descubre quién flota y quién se hunde
Te recomiendo dos simuladores interactivos para explorar el principio físico en el que se basa la decantación: la densidad.
Permite medir la masa y el volumen de 12 objetos para calcular su densidad, además de modificar la densidad del líquido mediante un deslizador para observar qué cuerpos flotan o se hunden.
Predice antes de explorar: Si un objeto con una densidad de 0,8 g/mL se coloca en un líquido de 1,0 g/mL y luego en uno de 0,5 g/mL, ¿qué ocurrirá en cada caso?
Permite interactuar con bloques de distintos materiales —incluyendo una opción personalizada para ajustar masa y volumen independientemente— y analizar cómo se comportan al sumergirse en agua (medida en litros, L, y kilogramos, kg. Incluye una modalidad de misterio (modo detective) para descubrir la composición de cada bloque comparando la densidad calculada con una tabla de referencia.
💬 ¿Que observaste al comparar las densidades?
¡Tu experiencia ayuda a otros estudiantes! Cuentanos en los comentarios que paso cuando modificaste la densidad del liquido o la masa y volumen de los bloques. ¿Acertaste en tu prediccion sobre que objeto flota o se hunde? ¡Comparte tus hallazgos!
Ya sabes que la densidad decide quién queda arriba. Sigue explorando en LaProfeMatematik.co: descubre cómo se comportan los líquidos en Mecánica de fluidos y aprende a medir volúmenes y masas con precisión en Metrología: la ciencia de medir bien.
Resumen final
La decantación separa mezclas heterogéneas aprovechando la diferencia de densidad.
Sirve para dos líquidos inmiscibles o un sólido que sedimenta, pero no para disoluciones.
La capa de abajo es la más densa, y en un embudo de decantación sale primero.
💬 ¿Qué ejemplo cotidiano de decantación habías visto sin darte cuenta?
Cuéntalo en los comentarios y sigue aprendiendo en laprofematematik.co
1. ¿Cuánto tiempo hay que dejar reposar una mezcla para decantarla?
Depende del tamaño y la densidad de las partículas. Las grandes y densas, como la arena, se depositan en pocos minutos. Las muy finas, como algunas arcillas, pueden tardar horas. Conviene esperar hasta que el líquido superior se vea claro.
2. ¿Por qué la mayonesa no se separa en capas si lleva aceite y agua?
Porque es una emulsión: pequeñas gotas de un líquido repartidas en otro y mantenidas juntas por un emulsionante. Las gotas no se unen con facilidad, por eso no se forman capas por sí solas, y para separarlas hacen falta otros métodos.
3. ¿Por qué se usa un embudo de decantación y no un vaso?
Porque tiene una llave en la parte inferior que deja salir la capa más densa sin remover la superior. Con un vaso tendrías que verter el líquido de arriba, y es mucho más fácil que las capas se mezclen y la separación quede incompleta.
Actividades de decantación
Indica cuáles de estas mezclas son heterogéneas y se pueden decantar: a) vinagre y aceite de un aliño; b) café con azúcar disuelto; c) piedras y agua; d) refresco sin gas.
Tres líquidos inmiscibles tienen densidades A = 0,85 g/mL, B = 1,10 g/mL y C = 0,98 g/mL. Ordénalos de arriba abajo cuando reposan.
120 g de un líquido ocupan 150 mL. Calcula su densidad e indica si flotará sobre el agua (1,0 g/mL).
Ordena los pasos para separar agua y aceite con un embudo de decantación: recoger el aceite por la boca superior; dejar reposar hasta ver dos capas; colocar la mezcla con la llave cerrada; abrir la llave y recoger el agua; cerrar la llave al llegar a la frontera entre capas.
Describe cómo separarías por decantación el agua de un vaso con tierra.
Tras decantar el agua con tierra, el agua sigue algo turbia por partículas muy finas. ¿Qué método añadirías y por qué?
Explica por qué el aceite flota sobre el agua usando la palabra «densidad».
¿Por qué no se puede separar el café con azúcar disuelto por decantación? ¿Qué método sí serviría?
Marta dice que para separar agua y aceite hay que agitar con fuerza el embudo para que se separen mejor. Explica su error.
Luis decantó agua con arena, vio que quedaba transparente y dijo que ya era potable. Explica por qué no es correcto.
RESPUESTAS
Ver Soluciones
1. Se pueden decantar a) y c), que son mezclas heterogéneas. b) es una disolución y d) también es una mezcla homogénea.
2. De arriba abajo: A (0,85 g/mL), C (0,98 g/mL) y B (1,10 g/mL); se ordenan de menor a mayor densidad.
Como 0,8 g/mL es menor que 1,0 g/mL, el líquido flota sobre el agua.
4. Orden correcto: colocar la mezcla con la llave cerrada; dejar reposar hasta ver dos capas; abrir la llave y recoger el agua; cerrar la llave al llegar a la frontera entre capas; recoger el aceite por la boca superior.
5. Se deja reposar hasta que la tierra se deposite en el fondo y después se vierte el agua con cuidado, sin remover el sedimento. Respuesta de ejemplo: «Dejo reposar el vaso unos minutos y vierto despacio el agua clara en otro recipiente».
6. Se añadiría una filtración, porque el papel de filtro retiene las partículas finas que no han sedimentado.
7. Respuesta de ejemplo: «El aceite tiene menor densidad que el agua, es decir, menos masa en el mismo volumen, por eso queda encima».
8. Porque el azúcar está disuelto y forma una mezcla homogénea de una sola fase, sin sólido que se deposite. Serviría la evaporación o la destilación.
9. Al agitar con fuerza se forman gotitas de un líquido dentro del otro y la separación tarda más. Lo correcto es dejar reposar y abrir la llave con cuidado.
10. Decantar solo retira sólidos que sedimentan. Un agua transparente puede seguir con sustancias disueltas o microorganismos, así que no se puede asegurar que sea potable.
La densidad explica por qué el aceite flota sobre el agua mientras una piedra pequeña se hunde. En este post aprenderás qué es la densidad, cómo se calcula y cómo usarla para predecir si un objeto flotará.
Experimento de densidad de sustancias: aceite de oliva (0.92 g/cm³), agua (1.00 g/cm³) y aluminio (2.70 g/cm³).
Densidad: qué es y cómo se calcula
La densidad indica cuánta masa hay en cada unidad de volumen de una sustancia. Cuanta más masa cabe en el mismo volumen, mayor es la densidad.
$$d = \frac{m}{V}$$
En la fórmula, d es la densidad, m la masa y V el volumen. Se mide en g/cm³ o en kg/m³.
Si un objeto es menos denso que el líquido, flota; si es más denso, se hunde.
Sustancia
Densidad aproximada (g/cm³)
Aceite de oliva
0,91
Agua
1,00
Aluminio
2,70
Hierro
7,87
Oro
19,3
¿Tienes dudas con densidad?
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«Lo que pesa más siempre se hunde»: decide la densidad, no la masa. Un tronco enorme flota y un clavo pequeño se hunde.
«Masa y densidad son lo mismo»: la masa es la cantidad de materia y la densidad la compara con el volumen. Con la misma masa, la densidad puede ser distinta.
«Si parto un objeto, cambia su densidad»: no cambia, porque masa y volumen disminuyen en la misma proporción.
Comprueba lo aprendido
Un objeto tiene una densidad de 0,5 g/cm³. ¿Flotará o se hundirá en agua?
Un cubo de 120 g ocupa 40 cm³. ¿Cuál es su densidad?
¿Qué dos magnitudes necesitas para calcular la densidad?
Respuestas
1
Flotará: 0,5 g/cm³ es menos que 1,00 g/cm³.
2
120 g / 40 cm³ = 3 g/cm³.
3
La masa y el volumen.
El laboratorio de la densidad (simulador)
Con el simulador Densidad, de PhET (Universidad de Colorado), puedes interactuar con bloques de distintos materiales, incluida una opción personalizada en la que modificas su masa y su volumen.
Así descubres en qué condiciones un bloque se hunde o flota en agua, y puedes jugar al detective para identificar su material comparando su densidad con los valores de la tabla.
Pregunta de predicción
Antes de explorar, piensa: si en un bloque personalizado mantienes el volumen y aumentas la masa, ¿su densidad aumentará o disminuirá? ¿Seguirá flotando? Anota tu hipótesis y compruébala.
⚡ ¡Descubre el misterio de la densidad!
Experimenta con diferentes materiales, modifica la masa y el volumen, y observa cómo estos factores influyen en la densidad. Comprueba por qué algunos objetos flotan mientras otros se hunden.
La densidad relaciona la masa con el volumen: d = m/V.
Si un objeto es menos denso que el líquido, flota; si es más denso, se hunde.
La densidad es una propiedad de la sustancia y no cambia al partirla.
¿Qué objeto de tu casa crees que flotaría en agua? Cuéntanoslo en los comentarios y descubre más temas de ciencias y matemáticas en laprofematematik.co.
💬 ¿Qué objeto de tu casa crees que flotaría en agua?
Cuéntanoslo en los comentarios y descubre más temas de ciencias, matemáticas y química.
Ahora que conoces la densidad, da el siguiente paso y descubre los métodos de separación de mezclas, disoluciones, mezcla heterogéneas. Aprende cómo funcionan, conoce ejemplos prácticos y refuerza tus conocimientos con ejercicios resueltos. ¡Sigue aprendiendo ciencias paso a paso!
Preguntas frecuentes
1. ¿Por qué un barco de hierro flota si el hierro se hunde?
Porque lo que importa es la densidad media del barco. Su casco encierra mucho aire, así que el conjunto de hierro y aire es menos denso que el agua y flota.
2. ¿Cambia la densidad con la temperatura?
Sí, normalmente. Al calentarse, la mayoría de las sustancias se dilatan: su volumen aumenta y su densidad disminuye. Por eso los valores de las tablas se dan para una temperatura concreta.
3. ¿Qué diferencia hay entre g/cm³ y kg/m³?
Son dos unidades de densidad. Un gramo por centímetro cúbico equivale a 1000 kilogramos por metro cúbico. Por eso el agua, con 1 g/cm³, tiene una densidad de unos 1000 kg/m³.
Actividades
Practica lo aprendido. Intenta resolver cada ejercicio antes de mirar las respuestas.
1. Define con tus propias palabras qué es la densidad.
2. Escribe la fórmula de la densidad, indica qué representa cada letra y en qué unidades puedes expresarla.
3. Sin calcular, indica si flotarán o se hundirán en agua: (a) aceite de oliva; (b) aluminio; (c) oro.
4. Un objeto tiene una masa de 157 g y un volumen de 20 cm³. Calcula su densidad y compárala con la tabla: ¿de qué material puede ser?
5. Calcula la masa de 40 cm³ de aluminio.
6. Calcula el volumen que ocupan 193 g de oro.
7. Ordena de menor a mayor densidad: aluminio, aceite de oliva, oro y agua.
8. Verdadero o falso, y justifica: «Un objeto grande siempre es más denso que uno pequeño».
9. Corrige el error: «Un bloque con el doble de masa tiene siempre el doble de densidad».
10. Propón un experimento casero para comprobar que el aceite flota sobre el agua e indica qué observarías.
Respuestas
Ver soluciones
1. Es la cantidad de masa que hay en cada unidad de volumen de una sustancia.
2. d = m/V, donde d es la densidad, m la masa y V el volumen. Se expresa en g/cm³ o en kg/m³.
3. (a) Flota, porque 0,91 g/cm³ es menos que 1,00 g/cm³. (b) Se hunde, porque 2,70 g/cm³ es más. (c) Se hunde, porque 19,3 g/cm³ es mucho más.
4. Sustituye los datos:
d = 157 g / 20 cm³ = 7,85 g/cm³
El valor es muy cercano al del hierro (7,87 g/cm³), así que el objeto puede ser de hierro.
5. Con la densidad del aluminio (2,70 g/cm³):
m = 2,70 g/cm³ × 40 cm³ = 108 g
6. Despeja el volumen y sustituye (la densidad del oro es 19,3 g/cm³):
V = m / d
V = 193 g / 19,3 g/cm³ = 10 cm³
7. Aceite de oliva (0,91), agua (1,00), aluminio (2,70) y oro (19,3).
8. Falso. La densidad depende de la masa y del volumen a la vez. Un tronco grande puede ser menos denso que una piedra pequeña.
9. Si el bloque es del mismo material, al doblar la masa también se dobla el volumen y la densidad no cambia. Solo cambiaría si la masa aumentara con el mismo volumen.
10. Respuesta libre. Por ejemplo: echar aceite en un vaso con agua y esperar unos segundos. Se vería el aceite formando una capa encima del agua, porque es menos denso.
¿Por qué el café sale sin posos (o borra) cuando lo cuelas? Porque usas la filtración, un método que separa un sólido que no se disuelve de un líquido. En este post aprenderás qué es, cómo funciona y cuándo puedes usarla.
El colador de tela actúa como una barrera porosa que permite el paso del café extractado mientras retiene las partículas sólidas (posos).
Qué es la filtración
La filtración es un método de separación de mezclas que usa un filtro para retener un sólido y dejar pasar el líquido. Funciona porque los poros del filtro son más pequeños que las partículas del sólido, pero lo bastante grandes para que el líquido atraviese.
Al terminar obtienes dos productos:
Residuo: el sólido que queda retenido en el filtro.
Filtrado: el líquido que atraviesa el filtro.
Se usa en mezclas heterogéneas, donde ves partículas sólidas dentro del líquido. Su característica clave es que separa según el tamaño de las partículas y no transforma las sustancias.
Cómo se filtra paso a paso
Dobla el papel de filtro y colócalo en un embudo.
Apoya el embudo sobre un vaso.
Vierte la mezcla despacio.
Recoge el filtrado y deja el residuo en el papel.
No la confundas con otros métodos:
Método
Cómo separa
Mezcla típica
Filtración
Un filtro retiene el sólido
Arena y agua
Decantación
Los líquidos se ordenan por densidad
Aceite y agua
Tamizado
Una malla deja pasar los granos pequeños
Arena y piedras
Ejemplos claros
Café colado: el papel retiene los posos y deja pasar el café.
Arena y agua: los granos de arena son mayores que los poros del filtro, así que quedan atrapados.
Filtro de piscina: retiene hojas y suciedad mientras el agua vuelve más limpia.
Error frecuente
«El papel de filtro quita la sal del agua.» Es incorrecto: la sal disuelta forma partículas tan pequeñas que atraviesan el filtro. Si no ves partículas, necesitas evaporar o destilar.
«El filtrado siempre es agua pura.» Es incorrecto: puede llevar sustancias disueltas, como sal o azúcar. Filtrar solo retira los sólidos no disueltos.
«Filtrar y decantar son lo mismo.» Es incorrecto: filtrar usa un filtro y depende del tamaño; decantar aprovecha la densidad.
Comprueba lo aprendido
¿Cuáles de estas mezclas separarías por filtración? a) agua con arena; b) agua con azúcar disuelto; c) agua con hojas.
Explica por qué el papel de filtro retiene la arena, pero deja pasar el agua.
Ordena los pasos para filtrar: verter la mezcla, doblar el papel de filtro, recoger el filtrado y colocar el papel en el embudo.
Respuestas
1.
a) y c). La arena y las hojas son sólidos no disueltos y quedan en el filtro. El azúcar disuelto atraviesa el filtro
2.
Los granos de arena son más grandes que los poros del papel, así que no pasan. Las partículas del agua son tan pequeñas que atraviesan los poros.
3.
Primero doblar el papel de filtro; después colocarlo en el embudo; luego verter la mezcla; por último, recoger el filtrado.
Mini-quiz de autoevaluación de filtración
Elige una respuesta en cada pregunta. Verás la corrección al instante y, al terminar, tu puntaje sobre 100.
1. ¿En qué se basa la filtración para separar una mezcla?
2. Filtras agua con sal disuelta y arena. ¿Qué contiene el filtrado?
3. ¿Qué mezcla es adecuada para separar por filtración?
4. ¿Qué ocurre si los poros del filtro son demasiado grandes?
5. ¿Cuál es la diferencia entre filtración y decantación?
Compara la filtración con la decantación, el tamizado y la destilación, y practica con un quiz.
Elige uno y sigue explorando: cada tema te acerca a dominar la química de la ESO. Preguntas frecuentes
Lee más de filtración
Si quieres comparar explicaciones o profundizar, estas fuentes reconocidas tratan la filtración desde distintos ángulos:
Filtración – Wikipedia (en español). Definición, medios filtrantes y teoría de la filtración, con un enfoque más técnico. Sirve para ver cómo se aplica en la industria.
Filtration – Britannica Dictionary (en inglés). Breve definición y ejemplos de uso del término. Es ideal para aprender el vocabulario en inglés.
Preguntas frecuentes de filtración
1. ¿Qué diferencia hay entre filtrar y colar?
Colar es una filtración sencilla con un colador de agujeros grandes, que solo retiene trozos grandes, como la pasta. Filtrar suele usar papel o tela con poros mucho más pequeños, que atrapan también partículas finas, como los posos del café.
2. ¿Se puede usar la filtración con gases?
Sí, cuando un gas lleva partículas sólidas. El filtro de aire de un coche o la bolsa de una aspiradora retienen polvo y otras partículas mientras dejan pasar el aire. El principio es el mismo: el filtro atrapa lo que es mayor que sus poros.
3. ¿Un filtro sirve para potabilizar el agua?
Por sí solo, no. El filtro retira sólidos visibles, pero no elimina sustancias disueltas ni asegura la eliminación de microorganismos. Para beber agua segura hacen falta pasos adicionales, como hervirla o desinfectarla, o usar un sistema de tratamiento certificado.
Actividades de filtración
Reconocer
1. Al colar café, identifica cuál es el residuo y cuál es el filtrado.
2. Indica cuáles de estas mezclas se pueden separar por filtración: a) agua con aserrín; b) agua con alcohol; c) agua con trocitos de papel; d) jugo con pulpa.
Aplicar
3. Describe cómo separarías el agua de la tierra usando solo materiales que tengas en casa.
4. Tienes agua con arena y con trozos de hojas. Explica por qué conviene usar primero un colador y después un papel de filtro.
Justificar
5. Explica por qué el filtro de una piscina debe limpiarse o cambiarse con el tiempo.
6. Un compañero dice que, al filtrar, la arena se transforma en otra sustancia. Justifica si tiene razón.
Corregir error
7. Marta afirma: «El filtrado es el sólido que queda en el papel». Corrige su error.
8. Pedro dice: «Un papel con poros muy grandes retiene mejor las partículas pequeñas». Corrige su error.
Aplicar
9. Diseña un filtro casero con una botella de plástico cortada, algodón, arena y grava. Indica el orden de las capas y por qué.
Justificar
10. Plantea un experimento para comparar qué material retiene más tierra: papel de cocina, tela de algodón o colador. Indica qué mantendrías igual y qué medirías.
Respuestas
Ver soluciones
1. El residuo son los posos de café que quedan en el filtro. El filtrado es el café líquido que pasa al recipiente.
2. a), c) y d). El aserrín, los trocitos de papel y la pulpa son sólidos no disueltos. El agua con alcohol es una mezcla homogénea y no se separa con un filtro.
3. Ejemplo: coloca un filtro de café o papel de cocina en un embudo sobre un vaso, vierte despacio el agua con tierra y espera. La tierra queda en el papel y el agua pasa al vaso.
4. El colador retira primero los trozos grandes de hojas. Así el papel de filtro no se tapa enseguida y puede retener la arena fina con más facilidad.
5. Las partículas retenidas se acumulan y tapan los poros del filtro. Entonces el agua pasa más lento y la separación empeora, por lo que hay que limpiarlo o cambiarlo.
6. No tiene razón. La filtración es un proceso físico: la arena conserva sus propiedades y solo cambia de lugar, porque el filtro la separa del líquido.
7. El residuo es el sólido que queda en el papel. El filtrado es el líquido que atraviesa el filtro.
8. Los poros grandes dejan pasar las partículas pequeñas. Para retener partículas finas se necesita un filtro con poros más pequeños que ellas.
9. Ejemplo, de abajo hacia arriba: algodón, arena y grava. El agua encuentra primero la grava, que retiene lo más grueso; después la arena, que retiene lo más fino; y el algodón sujeta la arena. Aun así, el agua obtenida no es potable.
10. Filtra la misma cantidad de agua y tierra con cada material, mantén las condiciones iguales y compara la transparencia del agua filtrada.
¿Cómo separarías la arena del agua o la sal del agua de mar? La separación de mezclas consiste en obtener por separado las sustancias que forman una mezcla, aprovechando una diferencia entre sus propiedades físicas. En este post aprenderás qué métodos existen y cómo elegir el adecuado.
Separación magnética: el imán atrae las limaduras de hierro (ferromagnéticas) y la arena, que no es magnética, permanece en su sitio.
Qué es la separación de mezclas
Una mezcla une dos o más sustancias que no reaccionan entre sí. Por eso cada una conserva sus propiedades y puedes separarlas con procesos físicos, sin que aparezcan sustancias nuevas. Esa es la característica clave de todos los métodos.
Observa primero la mezcla. Si distingues sus componentes, es heterogénea; si ves una sola fase, es homogénea. Después busca una propiedad en la que los componentes se diferencien: tamaño, densidad, magnetismo o punto de ebullición.
Métodos principales y qué aprovechan
Método
Mezcla típica
Propiedad que aprovecha
Filtración
Sólido no disuelto en un líquido
Tamaño de las partículas
Decantación
Líquidos que no se mezclan, o sólido que se deposita
Densidad
Tamizado
Sólidos con granos de distinto tamaño
Tamaño de los granos
Imantación
Sólido magnético con otros sólidos
Atracción magnética
Evaporación
Sólido disuelto en un líquido
Solo el líquido se evapora
Destilación
Líquidos miscibles, o sólido disuelto en un líquido
Punto de ebullición
No confundas evaporación con destilación: ambas calientan la mezcla, pero en la primera el vapor se pierde y en la segunda se condensa y se recoge.
Ejemplos claros
Arena y agua (heterogénea): se filtra. La arena queda retenida porque sus granos son mayores que los poros del filtro.
Aceite y agua (heterogénea): se decanta con un embudo de llave. El aceite es menos denso y flota; dejas salir el agua por abajo.
Agua con sal (homogénea): se destila para recuperar el agua o se evapora para obtener la sal. La sal no se evapora; el agua sí.
Error frecuente
Muchos estudiantes creen que el papel de filtro separa la sal del agua. Es incorrecto: la sal disuelta forma partículas tan pequeñas que atraviesan el filtro junto con el agua. Razona así: si no ves partículas, es una disolución y necesitas evaporar o destilar.
Comprueba lo aprendido
¿Qué método usarías para separar clavos de hierro mezclados con serrín?
Relaciona cada método con la propiedad que aprovecha: tamizado, imantación y destilación.
Clasifica como homogénea o heterogénea: agua con azúcar disuelto y ensalada de frutas.
Respuestas
Número 1
Imantación: el hierro es atraído por un imán y el serrín no.
Número 2
Tamizado: tamaño de los granos. Imantación: atracción magnética. Destilación: punto de ebullición.
Número 3
El agua con azúcar disuelto es homogénea (una sola fase). La ensalada de frutas es heterogénea (distingues los componentes).
Mini-quiz de autoevaluación
Elige una respuesta en cada pregunta. Verás la corrección al instante y, al terminar, tu puntaje sobre 100.
1. ¿Qué propiedad aprovecha la filtración?
2. ¿Qué método separa mejor una mezcla de agua y aceite?
3. ¿Qué diferencia a la destilación de la evaporación?
4. ¿Qué tienen en común todos los métodos de separación?
5. ¿Cuál de estas mezclas no se separa con papel de filtro?
Ya sabes elegir un método de separación. Ahora profundiza en las ideas que lo explican:
1. Mezclas homogéneas Descubre por qué la sal disuelta en agua atraviesa el filtro y qué las diferencia de las mezclas que sí puedes separar a simple vista.
2. Mezclas heterogéneas Refuerza lo que acabas de aprender: cómo reconocer sus fases y qué método de separación les corresponde.
3. Cambios de estado La evaporación y la destilación se basan en ellos. Entiende qué ocurre con las partículas cuando un líquido pasa a vapor y vuelve a condensarse.
1. ¿Cómo se separa una mezcla de aceite, agua y arena?
Primero filtras para retirar la arena, que queda en el filtro. Después decantas el líquido filtrado con un embudo de llave: el aceite, menos denso, queda arriba y el agua sale por abajo. Así combinas dos métodos, uno detrás de otro.
2. ¿Para qué sirve la separación de mezclas en la vida real?
Se usa para potabilizar agua, refinar petróleo mediante destilación fraccionada, reciclar residuos separando metales con imanes o colar el café. Siempre se busca obtener por separado sustancias útiles a partir de una mezcla.
3. ¿Qué es la cromatografía y para qué sirve?
Es un método que separa los componentes de una mezcla según la rapidez con que avanzan sobre un soporte, empujados por un disolvente. Por ejemplo, permite ver los colores que forman la tinta de un rotulador.
Actividades de separación de mezclas
Reconocer
Indica si cada mezcla es homogénea o heterogénea: a) sopa de verduras; b) vinagre; c) tierra con piedras.
Relaciona cada mezcla con su método: arena fina con piedras pequeñas, tornillos de hierro con arena, y aceite con vinagre.
Aplicar
En un barco solo hay agua de mar. Propón un método para obtener agua sin sal y explica cómo funciona.
Justificar
Explica en qué se parecen y en qué se diferencian la evaporación y la destilación.
Aplicar
Tienes limaduras de hierro, arena y sal en polvo. Escribe los pasos para obtener cada sustancia por separado.
Justificar
Un compañero afirma que el agua obtenida al destilar agua salada sabe salada. Justifica si tiene razón.
Corregir error
Tomás dice: «Con un imán puedo separar cualquier sólido de otros sólidos». Corrige su error.
Ana escribe: «En la decantación, el líquido más denso queda arriba». Corrige el error.
Aplicar
Tienes una mezcla de agua, aceite y sal disuelta. Indica qué métodos usarías y en qué orden.
Justificar
Diseña un experimento casero para separar una mezcla de tu elección. Indica los materiales, el método y la propiedad que aprovechas.
Respuestas
Ver respuestas
1. a) Heterogénea: distingues los ingredientes. b) Homogénea: tiene una sola fase. c) Heterogénea: se ven tierra y piedras por separado.
2. Arena fina con piedras pequeñas: tamizado. Tornillos de hierro con arena: imantación. Aceite con vinagre: decantación.
3. Destilación: se calienta el agua de mar hasta que hierve, el vapor se enfría y se condensa en otro recipiente. La sal no se evapora y queda en el primero.
4. Se parecen en que calientan la mezcla para que el líquido pase a vapor. Se diferencian en que, en la evaporación, el vapor escapa y se pierde; en la destilación se condensa y se recoge.
5. Primero, un imán retira el hierro. Segundo, añade agua y remueve: la sal se disuelve. Tercero, filtra: la arena queda en el filtro. Cuarto, evapora el agua del líquido filtrado para recuperar la sal.
6. No tiene razón. La sal no se evapora a la temperatura en la que hierve el agua. Solo el agua pasa a vapor y, al condensarse, se recoge sin sal.
7. El imán solo atrae materiales magnéticos, como el hierro. No atrae la sal, la madera, el plástico ni el aluminio, así que en esos casos hay que usar otro método.
8. El líquido más denso queda abajo y el menos denso queda arriba. Por eso el aceite flota sobre el agua.
9. Primero, decanta para separar el aceite del agua salada. Después, evapora el agua para obtener la sal, o destílala si quieres recuperar también el agua.
10. Ejemplo: tierra y agua. Materiales: vaso y filtro de café. Método: filtración. La tierra queda en el filtro y el agua pasa al vaso.
Los componentes de una disolución son el soluto y el disolvente, pero ¿cómo sabes cuál es cuál cuando hay varias sustancias? En este post aprenderás una regla sencilla para identificarlos, aunque haya varios solutos o distintos estados.
Componentes de una disolución
Una disolución tiene siempre dos tipos de componentes: el soluto, que es lo que se disuelve, y el disolvente, que es lo que lo disuelve.
Para identificarlos, aplica esta regla:
Disolvente: el componente que está en mayor cantidad. Si tienen distinto estado, suele ser el que conserva su estado.
Soluto: el componente que está en menor cantidad. Puede haber más de uno.
Los componentes pueden tener distinto estado:
Soluto
Disolvente
Ejemplo
Sólido (sal)
Líquido (agua)
Agua con sal
Gas (CO₂)
Líquido (agua)
Refresco con gas
Líquido (ácido acético)
Líquido (agua)
Vinagre
Sólido (zinc)
Sólido (cobre)
Latón
Ejemplos claros
Refresco con gas: sus solutos son el dióxido de carbono (gas) y el azúcar (sólido); el disolvente es el agua.
Latón: disolución sólida de zinc en cobre. El cobre, mayoritario, es el disolvente.
Ejemplo resuelto 1
Disuelves 4 g de sal y 6 g de azúcar en 190 g de agua. ¿Cuánto pesa la disolución?
Paso 1. Identifica los componentes: solutos, sal y azúcar; disolvente, agua.
Es incorrecto. El soluto puede ser sólido (sal), líquido (ácido acético) o gas (CO₂). Lo define que se disuelve y está en menor cantidad, no su estado.
Comprueba lo aprendido
En un vaso hay agua, sal y azúcar disueltas. ¿Cuál es el disolvente y cuáles los solutos?
¿Puede un gas ser el soluto de una disolución? Pon un ejemplo.
¿Cómo identificas el disolvente si los componentes tienen distinto estado?
Respuestas
Pregunta 1
Disolvente: agua. Solutos: sal y azúcar.
Pregunta 2
Sí. Por ejemplo, el dióxido de carbono en un refresco con gas.
Pregunta 3
Es el que conserva su estado y suele estar en mayor cantidad.
Simulador el laboratorio de las disoluciones
Con el simulador Soluciones de Azúcar y Sal, de PhET (Universidad de Colorado), puedes añadir sal o azúcar al agua y observar qué ocurre cuando se disuelven.
Pregunta de predicción
Antes de explorar, piensa: si en lugar de sal añades azúcar, ¿cambiará el disolvente? ¿Y el soluto?
⚡ ¿Listo para interactuar con la ciencia?
Agrega sal o azúcar al agua, acércate a las partículas y observa qué es soluto, qué es disolvente y cómo se forma la disolución.
El disolvente es el componente mayoritario; el soluto, el minoritario.
Puede haber varios solutos, y pueden ser sólidos, líquidos o gases.
La masa de la disolución es la suma de las masas de todos sus componentes.
¡Sigue aprendiendo!
Ahora que conoces los componentes de una disolución, continúa aprendiendo con el tema Disoluciones, donde descubrirás cómo se forman, cómo se clasifican y algunos ejemplos de la vida cotidiana. ¡Sigue aprendiendo química paso a paso!
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué es una aleación?
Es una mezcla homogénea de un metal con otros elementos, generalmente otros metales, que se obtiene al fundirlos juntos. El latón, formado por cobre y zinc, es un ejemplo de aleación y de disolución sólida.
2. ¿Qué es una disolución acuosa?
Es una disolución cuyo disolvente es el agua. La palabra «acuosa» significa «de agua». El agua con sal y el agua con azúcar son disoluciones acuosas, y también lo es el vinagre.
3. ¿Se puede separar el soluto del disolvente?
Sí, con métodos físicos. Por ejemplo, si evaporas el agua de una disolución de agua con sal, el agua se va y la sal queda como residuo sólido. Los componentes no cambian: solo se separan.
Actividades
Practica lo aprendido. Intenta resolver cada ejercicio antes de mirar las respuestas.
1. Define con tus propias palabras soluto y disolvente.
2. Indica el soluto y el disolvente de cada disolución: (a) bicarbonato en agua; (b) yodo en alcohol; (c) dióxido de carbono en agua.
3. Indica el estado del soluto y del disolvente en cada caso: (a) CO₂ en un refresco; (b) sal en agua; (c) zinc en cobre.
4. Disuelves 3 g de sal y 5 g de azúcar en 92 g de agua. Calcula la masa de la disolución.
5. Una disolución de 300 g contiene dos solutos, de 10 g y 15 g. ¿Qué masa de disolvente tiene?
6. Ordena de mayor a menor cantidad los componentes de una disolución de 12 g de azúcar, 150 g de agua y 8 g de sal. Señala el disolvente.
7. Verdadero o falso, y justifica: «En una disolución solo puede haber un soluto».
8. Corrige el error: «En una disolución de CO₂ en agua, el CO₂ es el disolvente porque es un gas».
9. Escribe una disolución con más de un soluto que conozcas e indica sus componentes.10. Inventa un ejemplo con dos solutos y calcula la masa total de la disolución
Respuestas
Ver soluciones
1. El soluto es la sustancia que se disuelve y suele estar en menor cantidad. El disolvente es la sustancia que disuelve al soluto y suele estar en mayor cantidad.
Las disoluciones explican por qué, al echar sal en agua y remover, la sal «desaparece» pero el agua sigue sabiendo salada. En este post aprenderás qué es una disolución y cómo reconocer su soluto y su disolvente.
Componentes principales de una disolución: soluto (sal) y disolvente (agua).
Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias: tiene una sola fase y el mismo aspecto en todos sus puntos.
Toda disolución tiene dos tipos de componentes:
Soluto: la sustancia que se disuelve.
Disolvente: la sustancia que disuelve al soluto.
Normalmente, el disolvente es el componente que está en mayor cantidad, y el soluto, el que está en menor cantidad.
Componente
Qué hace
En el agua con sal
Soluto
Se disuelve
La sal
Disolvente
Disuelve al soluto
El agua
Ejemplos claros
Agua con sal: la sal es el soluto y el agua, el disolvente. No distingues la sal en el líquido, así que es una disolución.
Vinagre: el ácido acético (soluto) está disuelto en agua (disolvente). Ambos son líquidos y se ve uniforme.
Ejemplo resuelto
Disuelves 10 g de azúcar en 200 g de agua. Identifica los componentes y calcula la masa de la disolución.
Paso 1. Identifica los componentes: el soluto es el azúcar (10 g) y el disolvente, el agua (200 g), porque está en mayor cantidad.
Error frecuente: «el disolvente siempre es el agua»
Es incorrecto. El agua es el disolvente más habitual, pero no el único. En la tintura de yodo, el yodo está disuelto en alcohol, que actúa como disolvente. Para identificarlo, fíjate en qué componente está en mayor cantidad.
Comprueba lo aprendido
¿Una disolución es una mezcla homogénea o heterogénea? Justifica tu respuesta.
Mezclas 15 g de sal con 150 g de agua. ¿Cuál es el soluto y por qué?
Completa: el soluto es la sustancia que se ______ y el disolvente es la que ______ al soluto.
Respuestas
1.
Homogénea: tiene una sola fase y el mismo aspecto en todos sus puntos.
2.
La sal, porque está en menor cantidad (15 g frente a 150 g).
3.
Disuelve; disuelve.
Simulador: El laboratorio de las disoluciones
Con el simulador Soluciones de Azúcar y Sal, de PhET (Universidad de Colorado), puedes añadir sal o azúcar al agua y observar qué ocurre cuando se disuelven.
Pregunta de predicción
Antes de explorar, piensa: si añades sal al agua, ¿el líquido se verá igual en todos sus puntos? ¿Cuál será el soluto y cuál el disolvente? Haz la prueba y cuéntanos en los comentarios qué descubriste.
Mini-quiz de autoevaluación
Son 5 preguntas de 3 opciones; cada acierto suma 20 puntos (total: 100) y el quiz muestra el puntaje y una explicación por cada error.
1. ¿Qué característica tiene una disolución?
2. Disuelves 8 g de azúcar en 100 g de agua. ¿Cuál es el disolvente?
3. Disuelves 20 g de sal en 180 g de agua. ¿Cuánto pesa la disolución?
4. ¿Es el agua el disolvente en todas las disoluciones?
Ahora que conoces la corriente eléctrica, da el siguiente paso y aprende sobre la Ley de Ohm, sus componentes principales (voltaje, corriente y resistencia) y su ecuación fundamental. Descubre cómo se relacionan estas magnitudes eléctricas y practica con ejemplos y ejercicios resueltos paso a paso. ¡Continúa fortaleciendo tus habilidades!
Resumen final
Una disolución es una mezcla homogénea de soluto y disolvente.
El soluto se disuelve; el disolvente lo disuelve y suele estar en mayor cantidad.
La masa de la disolución es la suma de las masas de sus componentes.
1. ¿Por qué algunas sustancias no se disuelven en agua?
Cada disolvente disuelve unas sustancias mejor que otras. El aceite, por ejemplo, no se disuelve en agua: sus partículas no se mezclan bien con las del agua y forman dos capas, es decir, dos fases.
2. ¿Una disolución siempre es líquida?
No. También existen disoluciones gaseosas, como el aire limpio, que es una mezcla homogénea de gases, y disoluciones sólidas, como el latón, formado por cobre y zinc. Lo que las define es que tienen una sola fase.
3. ¿Qué es la concentración de una disolución?
Indica cuánto soluto hay disuelto en una cantidad dada de disolución. Una disolución con mucha sal en poca agua está más concentrada que otra con la misma cantidad de sal en mucha más agua.
Actividades
Practica lo aprendido. Intenta resolver cada ejercicio antes de mirar las respuestas.
1. Define con tus propias palabras qué es una disolución.
2. Indica el soluto y el disolvente de cada disolución: (a) agua con azúcar; (b) yodo disuelto en alcohol; (c) café soluble en agua caliente.
3. Clasifica como disolución o no: agua con sal, agua con arena, aceite con agua, agua con azúcar.
4. Disuelves 12 g de sal en 188 g de agua. Calcula la masa de la disolución.
5. Una disolución pesa 250 g y contiene 30 g de soluto. ¿Qué masa de disolvente tiene?
6. Una disolución de 100 g contiene 5 g de azúcar, 3 g de sal y 92 g de agua. Indica el disolvente, los solutos y comprueba que la suma de las masas es 100 g.
7. Verdadero o falso, y justifica: «El soluto desaparece cuando se disuelve».
8. Corrige el error: «El agua con arena es una disolución porque lleva agua».
9. Escribe una disolución que haya en tu casa e indica su soluto y su disolvente.
10. Propón un experimento sencillo para comprobar en casa que la sal sigue presente en el agua salada.
Respuestas:
Ver soluciones:
1. Es una mezcla homogénea de dos o más sustancias, con una sola fase, formada por un soluto y un disolvente.
3. Son disoluciones el agua con sal y el agua con azúcar. No lo son el agua con arena (se distingue la arena) ni el aceite con agua (forma dos capas).
4. Suma las masas:
m_disolución = 12 g + 188 g = 200 g
5. Resta la masa del soluto a la de la disolución:
m_disolvente = 250 g – 30 g = 220 g
6. El disolvente es el agua (92 g) y los solutos son el azúcar (5 g) y la sal (3 g). Hay dos solutos. Suma de masas:
m = 5 g + 3 g + 92 g = 100 g
7. Falso. El soluto no desaparece: sigue presente aunque no lo veas, y su masa se suma a la de la disolución.
8. La arena no se disuelve: se distingue y forma una fase aparte. Tiene dos fases, así que es una mezcla heterogénea y no una disolución.
9. Respuesta libre. Por ejemplo: agua con azúcar; el soluto es el azúcar y el disolvente es el agua.
10. Respuesta libre. Por ejemplo: con ayuda de un adulto, dejar evaporar un poco de agua salada en un plato. Al evaporarse el agua, queda un residuo blanco de sal.
¿Qué sucede cuando agregas aceite a un vaso de agua o arena a otro? En ambos casos, los componentes no se mezclan de manera uniforme, por lo que se forman mezclas heterogéneas. En este post aprenderás a reconocerlas, identificar y contar sus fases, y diferenciarlas de las mezclas homogéneas.
Dos mezclas heterogéneas: agua con arena (2 fases) y agua con aceite (2 fases).
Mezclas heterogéneas
Una mezcla heterogénea es una mezcla de dos o más sustancias en la que puedes distinguir sus componentes (a simple vista o con una lupa). Su composición no es la misma en todos sus puntos.
Su característica clave: tiene dos o más fases. Una fase es cada parte de la mezcla con aspecto y propiedades uniformes, separada de las demás por una superficie visible.
Compárala con la mezcla homogénea:
Mezcla homogénea
Mezcla heterogénea
Aspecto
Uniforme: no distingues sus componentes
Distingues sus componentes
Fases
Una sola
Dos o más
Ejemplo
Agua con sal
Agua con arena
Ejemplos claros
Agua con arena: la arena se deposita en el fondo. Dos fases (sólida y líquida): mezcla heterogénea.
Ensalada: distingues el tomate, la lechuga y la cebolla. Sus componentes están a la vista y no se reparten por igual.
Granito: roca formada por minerales como cuarzo, feldespato y mica, que se distinguen por su color y su brillo.
Error frecuente: «si son líquidos, la mezcla es homogénea»
Es incorrecto. El aceite y el agua son líquidos, pero no se disuelven entre sí: forman dos capas bien separadas, es decir, dos fases. Para clasificar una mezcla no importa el estado de sus componentes, sino cuántas fases ves.
Comprueba lo aprendido
Clasifica como mezcla homogénea o heterogénea: granito, agua con azúcar, aceite con vinagre, ensalada.
¿Cuántas fases tiene una mezcla de agua con arena?
¿Cómo podrías separar la arena del agua?
Respuestas
1.
Heterogéneas: granito, aceite con vinagre y ensalada. Homogénea: agua con azúcar.
2.
Dos fases: la arena (sólida) y el agua (líquida).
3.
Por filtración: el filtro retiene la arena y deja pasar el agua.
¿Quieres aprender más acerca de las mezclas heterogéneas?
Agenda una tutoría y resuelve tus ejercicios con ayuda personalizada.
Con el simulador Soluciones de Azúcar y Sal, de PhET (Universidad de Colorado), puedes añadir sal o azúcar al agua y ver cómo es una mezcla homogénea. Te servirá de comparación para reconocer una mezcla heterogénea.
Pregunta de predicción
Antes de explorar, piensa: si añades sal al agua, ¿distinguirás la sal en el líquido? ¿Y si echaras arena? Comprueba la primera respuesta en el simulador y la segunda con un vaso de agua y un poco de arena. Después, cuéntanos en los comentarios qué descubriste.
💬 Cuéntanos en los comentarios
¿Coincidieron tus predicciones con lo que viste en el simulador?
Te invito a explorar el tema de las mezclas homogéneas, donde descubrirás cómo identificar aquellas mezclas cuyos componentes se distribuyen uniformemente y no se distinguen a simple vista. Encontrarás explicaciones claras, ejemplos de la vida cotidiana y conceptos clave que te ayudarán a reconocerlas y diferenciarlas de las mezclas heterogéneas.
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué diferencia hay entre una fase y un componente?
Un componente es cada sustancia que forma la mezcla; una fase es cada parte con aspecto uniforme. El agua con sal disuelta tiene dos componentes, agua y sal, pero una sola fase. Por eso, para clasificar una mezcla, cuentas las fases y no las sustancias.
2. ¿Cómo se separan las mezclas heterogéneas?
Depende de la mezcla. Un sólido no disuelto en un líquido, como la arena en el agua, se separa por filtración. Dos líquidos que no se mezclan, como el agua y el aceite, se separan por decantación.
3. ¿Puede haber una mezcla heterogénea formada solo por sólidos?
Sí. Una mezcla de arroz y lentejas solo tiene sólidos, pero distingues cada tipo de grano y tiene dos fases. Para que una mezcla sea heterogénea no importa el estado de los componentes, sino que se distingan sus partes.
Actividades de mezclas heterogéneas
Practica lo aprendido. Intenta resolver cada ejercicio antes de mirar las respuestas.
1. Define con tus propias palabras qué es una mezcla heterogénea.
2. Indica cuántas fases tiene cada mezcla: (a) agua con sal y aceite; (b) agua con azúcar; (c) un cubito de hielo en agua.
3. Una sopa de verduras tiene trozos de verdura y caldo. ¿Es una mezcla homogénea o heterogénea? Justifica tu respuesta.
4. Verdadero o falso, y justifica: «Una mezcla de varios sólidos no puede ser heterogénea».
5. Un compañero dice: «El granito es una mezcla homogénea porque es una roca dura». Explica su error.
6. Ordena de menor a mayor número de fases: agua con arena; agua con azúcar; agua, aceite y arena.
7. ¿Qué método usarías para separar cada mezcla? (a) lentejas y agua; (b) aceite y vinagre.
8. Escribe una mezcla heterogénea con tres componentes e indica cuántas fases tiene.
9. Corrige el error: «Si una mezcla tiene tres sustancias, tiene tres fases».
10. Busca en tu cocina una mezcla heterogénea y una homogénea. Justifica tu clasificación.
Respuestas
Ver
1. Es una mezcla de dos o más sustancias en la que puedes distinguir sus componentes. Tiene dos o más fases y su composición no es uniforme.
2. (a) Dos fases: el agua salada y el aceite. (b) Una fase: el azúcar disuelto no se distingue. (c) Dos fases: el hielo (sólido) y el agua (líquida).
3. Heterogénea: distingues los trozos de verdura (fase sólida) dentro del caldo (fase líquida).
4. Falso. Una mezcla de arroz y lentejas solo tiene sólidos, pero distingues cada tipo de grano, así que es heterogénea.
5. Su error es basarse en la dureza. En el granito se distinguen minerales como cuarzo, feldespato y mica por su color y su brillo: tiene varias fases y es una mezcla heterogénea.
6. Agua con azúcar (1 fase); agua con arena (2 fases: arena y agua); agua, aceite y arena (3 fases).
7. (a) Filtración: el colador retiene las lentejas y deja pasar el agua. (b) Decantación: se deja reposar para que se formen dos capas y se separa la de abajo.
8. Respuesta libre. Por ejemplo: unos frutos secos con nueces, pasas y cacahuetes. Tiene tres componentes y tres fases sólidas, porque distingues cada tipo.
9. Una mezcla puede tener varias sustancias en una sola fase. Por ejemplo, agua con sal y azúcar disueltas tiene tres sustancias, pero una sola fase. Lo que cuenta son las fases que ves.
10. Respuesta libre. Por ejemplo: heterogénea, una ensalada (distingues cada ingrediente); homogénea, agua con azúcar (una sola fase y aspecto uniforme).
Si disuelves azúcar en agua, el azúcar “desaparece”. ¿Significa que ya no está? En este post aprenderás qué son las mezclas homogéneas, cómo reconocerlas y por qué, aunque no veas sus componentes, siguen siendo mezclas.
Representación gráfica del proceso de disolución del azúcar en agua para formar una solución homogénea de una sola fase.
Mezclas homogéneas
Una mezcla homogénea es una mezcla de dos o más sustancias que tiene el mismo aspecto y la misma composición en todos sus puntos. No puedes distinguir sus componentes: presenta una sola fase.
Su característica clave: aunque no veas los componentes, siguen ahí, conservan sus propiedades y se pueden separar con métodos físicos (como evaporar el agua para recuperar la sal).
Las mezclas homogéneas también se llaman disoluciones. Compáralas con las heterogéneas:
Mezcla homogénea
Mezcla heterogénea
Aspecto
Uniforme: no distingues sus componentes
Distingues sus componentes
Fases
Una sola
Dos o más
Ejemplo
Agua con sal
Agua con arena
Ejemplos claros
Agua con sal: la sal se disuelve y todo el líquido se ve igual. Una sola fase, por tanto, mezcla homogénea.
Aire limpio: mezcla de gases (nitrógeno, oxígeno, etc.) sin partículas visibles. Uniforme en todos sus puntos.
Latón: mezcla sólida de cobre y zinc (una aleación). Tiene el mismo aspecto en todo el metal.
Error frecuente: «si no veo sus partes, es una sustancia pura»
Es incorrecto. Que algo se vea uniforme no significa que sea una sola sustancia. El agua de mar parece igual en todo el vaso, pero contiene agua y sales. Si al evaporar el agua queda un residuo sólido, era una mezcla. Un compuesto como el agua pura (H₂O) no se separa así: solo se descompone con procesos químicos.
Comprueba lo aprendido
Clasifica como mezcla homogénea o heterogénea: agua con azúcar, ensalada, aceite con agua, aire limpio.
¿Por qué el agua con sal es una mezcla y no un compuesto?
¿Cómo podrías recuperar la sal de una disolución de agua con sal?
Respuestas
1. Homogéneas: agua con azúcar y aire limpio. Heterogéneas: ensalada y aceite con agua.
2. Porque sus componentes no están unidos químicamente, conservan sus propiedades y se pueden separar por métodos físicos.
3. Evaporando el agua: la sal queda como residuo sólido.
El laboratorio de las disoluciones
Con el simulador Soluciones de Azúcar y Sal, de PhET (Universidad de Colorado), puedes añadir sal o azúcar al agua y observar qué ocurre cuando se disuelven.
Pregunta de predicción: antes de explorar, piensa: ¿qué crees que pasará con el aspecto del líquido al añadir sal? ¿Seguirá viéndose uniforme? Haz la prueba y cuéntanos en los comentarios qué descubriste. Después, repite el experimento con azúcar y compara.
💬 Cuéntanos en los comentarios
¿Coincidieron tus predicciones con lo que viste en el simulador?
Una mezcla homogénea tiene una sola fase y aspecto uniforme.
Sus componentes no se ven, pero siguen presentes y se pueden separar por métodos físicos.
Uniforme no es lo mismo que sustancia pura.
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¿Qué otra mezcla homogénea has encontrado en casa?.🤔
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Preguntas frecuentes
1. ¿Qué diferencia hay entre una mezcla homogénea y una heterogénea?
En una mezcla homogénea no distingues los componentes y tiene una sola fase, como el agua con sal. En una heterogénea sí los distingues y tiene dos o más fases, como el agua con arena.
2. ¿Una mezcla homogénea es lo mismo que una disolución?
En este nivel, sí: las mezclas homogéneas se llaman disoluciones. Tienen un soluto (lo que se disuelve) y un disolvente (lo que lo disuelve), como la sal y el agua.
3. ¿El aire es una mezcla homogénea?
El aire limpio sí: es una mezcla de gases, como nitrógeno y oxígeno, con una sola fase. Si contiene polvo, humo o gotas de agua visibles, deja de verse uniforme y se comporta como una mezcla heterogénea.
Actividades
Practica lo aprendido. Intenta resolver cada ejercicio antes de mirar las respuestas.
1. Clasifica como mezcla homogénea o heterogénea: agua con azúcar, granito, aire limpio, aceite con agua, latón, ensalada.
2. Completa: una mezcla homogénea tiene ______ fase y un aspecto ______ en todos sus puntos.
3. Verdadero o falso, y justifica: «Si no veo los componentes de una mezcla, es una sustancia pura».
4. ¿Cuántas fases tiene una mezcla de agua con sal disuelta? ¿Y una de agua con arena?
5. ¿Cómo recuperarías la sal de un vaso de agua con sal?
6. ¿Por qué no sirve filtrar para separar el agua de la sal disuelta?
7. Nombra dos gases presentes en el aire limpio y explica por qué es una mezcla homogénea.
8. El latón es una aleación de cobre y zinc. ¿Es una mezcla homogénea o heterogénea? Justifica tu respuesta.
9. Un compañero dice: «El agua con sal es un compuesto porque no veo la sal». Explica su error.
10. Escribe dos mezclas homogéneas que haya en tu cocina y justifica una de ellas.
Respuestas
Clica
1. Homogéneas: agua con azúcar, aire limpio y latón. Heterogéneas: granito, aceite con agua y ensalada.
2. Una sola fase y un aspecto uniforme.
3. Falso. El agua de mar se ve uniforme, pero contiene agua y sales que se pueden separar por métodos físicos, por lo que es una mezcla.
4. El agua con sal tiene una sola fase. El agua con arena tiene dos: la arena (sólida) y el agua (líquida).
5. Evaporando el agua: la sal queda como residuo sólido.
6. Porque la sal está disuelta y atraviesa el filtro junto con el agua.
7. Por ejemplo, nitrógeno y oxígeno. Es una mezcla homogénea porque, sin partículas visibles, tiene una sola fase y el mismo aspecto en todos sus puntos.
8. Homogénea: tiene el mismo aspecto en todo el metal y una sola fase, aunque esté formada por dos metales.
9. Su error es pensar que, si no ve la sal, ya no existe. En realidad sigue ahí: no está unida químicamente al agua, conserva sus propiedades (el agua sabe salada) y se puede recuperar evaporando el agua. Por eso es una mezcla, no un compuesto.
10. Respuesta libre. Por ejemplo: agua con azúcar y vinagre. El agua con azúcar tiene una sola fase y el mismo aspecto en todo el vaso, y no distingues el azúcar.
¿Por qué el oxígeno que respiras es un elemento y el agua que bebes es un compuesto, si los dos contienen oxígeno? En este post aprenderás qué son los elementos y compuestos, cómo reconocerlos y cómo evitar la confusión más habitual.
Elementos y compuestos: la diferencia esencial
Elemento: sustancia pura formada por un solo tipo de átomo. No se puede descomponer en otras sustancias más simples mediante procesos químicos.
Compuesto: sustancia pura formada por átomos de dos o más elementos distintos, unidos químicamente en una proporción fija. Sí se puede descomponer en sus elementos mediante procesos químicos.
Para reconocerlos, mira la fórmula: si aparece un solo símbolo (Fe, O₂), es un elemento; si aparecen dos o más símbolos distintos (H₂O, NaCl), es un compuesto.
Elemento
Compuesto
Tipos de átomos
Uno solo
Dos o más distintos
¿Se descompone químicamente?
No
Sí
Ejemplo
O₂
H₂O
Elementos agrupados según sus propiedades
Tipo de elemento
Características principales
Ejemplos (símbolo)
Metales
Buenos conductores del calor y la electricidad; generalmente tienen brillo.
Hierro (Fe), cobre (Cu), oro (Au), aluminio (Al)
No metales
Generalmente malos conductores de la electricidad.
Oxígeno (O), carbono (C), nitrógeno (N), azufre (S)
Metaloides
Presentan propiedades intermedias entre metales y no metales.
Silicio (Si), boro (B), germanio (Ge)
Gases nobles
Son muy poco reactivos en condiciones normales.
Helio (He), neón (Ne), argón (Ar)
En la tabla periódica, los elementos también se agrupan en familias, como los metales alcalinos o los halógenos. Por eso un mismo elemento puede encajar en más de un grupo: el sodio es un metal y, además, un metal alcalino. Lo verás con detalle en el post sobre la tabla periódica.
Ejemplos claros
Hierro (Fe): solo tiene átomos de hierro. Es un elemento.
Agua (H₂O): tiene hidrógeno y oxígeno unidos en proporción fija (2 a 1). Es un compuesto.
Sal de mesa (NaCl): contiene sodio y cloro. Dos elementos distintos, por tanto, compuesto.
Error frecuente: «si es una molécula, es un compuesto»
Es incorrecto. El oxígeno que respiras (O₂) es una molécula, pero solo tiene átomos de oxígeno, así que es un elemento. Para clasificar, no cuentes cuántos átomos hay, sino cuántos tipos distintos hay.
Comprueba lo aprendido
Clasifica como elemento o compuesto: N₂, CO₂, Au.
¿Por qué el H₂O es un compuesto y no un elemento?
Verdadero o falso: «Toda molécula es un compuesto».
Respuestas
1. N₂: elemento.CO₂: compuesto (carbono y oxígeno).Au (oro): elemento.
2. Porque tiene átomos de dos elementos distintos, hidrógeno y oxígeno, unidos químicamente.
3. Falso: el N₂ y el O₂ son moléculas y son elementos.
💬 ¡Tú opinión también cuenta!
¿Hubo alguna pregunta que te pareció difícil o te hizo pensar más de la cuenta? 🤔
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El laboratorio creador de moléculas
Con el simulador Construye una molécula, de PhET (Universidad de Colorado), puedes armar moléculas uniendo átomos y comprobar por ti mismo qué diferencia a un elemento de un compuesto.
Pregunta de predicción: antes de explorar, piensa: ¿podrás construir una molécula de O₂ usando solo átomos de oxígeno? Si lo consigues, ¿será un elemento o un compuesto? Haz la prueba y cuéntanos en los comentarios qué descubriste.
Mini-quiz de autoevaluación
Llegó el momento de evaluar tus conocimientos, son 5 preguntas de 3 opciones; cada acierto suma 20 puntos (total: 100) y el quiz muestra el puntaje y una explicación por cada error.
1. ¿Qué es un elemento?
2. ¿Cuál de estas sustancias es un compuesto?
3. ¿Por qué el O₂ es un elemento, aunque sea una molécula?
4. ¿Cómo se puede descomponer un compuesto en sus elementos?
5. ¿Cómo se clasifica el CO₂?
💬 ¡Tú opinión también cuenta!
¿Hubo alguna pregunta que te pareció difícil o te hizo pensar más de la cuenta? 🤔
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Resumen final
Un elemento tiene un solo tipo de átomo.
Un compuesto tiene dos o más tipos de átomos unidos químicamente en proporción fija.
Que algo sea molécula no significa que sea compuesto.
¿Tienes dudas con elementos y compuestos?
Agenda una tutoría y resuelve tus ejercicios con ayuda personalizada.
1. ¿Cuál es la diferencia entre un elemento y un compuesto?
Un elemento está formado por un solo tipo de átomo, como el hierro (Fe). Un compuesto tiene átomos de dos o más elementos distintos unidos químicamente, como el agua (H₂O). Además, un compuesto se puede descomponer en sus elementos mediante procesos químicos, y un elemento no.
2. ¿El oxígeno que respiramos es un elemento o un compuesto?
Es un elemento. Aunque el oxígeno del aire forma moléculas de O₂ (dos átomos unidos), todos los átomos son de oxígeno. Para clasificar una sustancia no cuentes los átomos, sino cuántos tipos distintos hay.
3. ¿Cuántos elementos químicos existen?
La tabla periódica actual incluye 118 elementos químicos, y varios de ellos solo se encuentran en laboratorios y aceleradores nucleares. Todo lo demás, desde el agua hasta una roca, está formado por combinaciones de estos elementos.
Actividades
Practica lo aprendido. Intenta resolver cada ejercicio antes de mirar las respuestas.
Clasifica como elemento o compuesto: Fe, H₂O, N₂, NaCl, Au, CO₂.
¿Cuántos tipos distintos de átomos tiene cada sustancia? O₂, H₂O, NaCl, Cu.
Completa: un elemento está formado por ______ tipo de átomo; un compuesto, por ______ o más tipos de átomos unidos químicamente.
Verdadero o falso, y justifica: «El O₂ es un compuesto porque es una molécula».
Relaciona cada símbolo con su nombre: Fe, Cu, Au, O → oro, oxígeno, hierro, cobre.
Clasifica cada elemento como metal, no metal, metaloide o gas noble: aluminio, azufre, silicio, helio.
El agua se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno mediante procesos químicos. ¿Es un elemento o un compuesto? Explica por qué.
En una molécula de CO₂, ¿qué elementos hay y cuántos átomos de cada uno? ¿Es un elemento o un compuesto?
Un compañero dice: «El N₂ tiene dos átomos, así que es un compuesto». Explica su error.
El ozono tiene fórmula O₃. ¿Cuántos tipos de átomos tiene? ¿Es un elemento o un compuesto?
Introducción: ¿qué pasa dentro de un cubito de hielo que se derrite?
Sostienes un cubito de hielo y, en pocos segundos, se convierte en un charquito que se escurre entre tus dedos. Es un ejemplo cotidiano de los estados de la materia y de lo que ocurre cuando una sustancia recibe energía. Detrás de ese gesto tan simple hay una explicación sorprendente, y la vas a descubrir paso a paso en esta guía.
Un cubito de hielo pasa de sólido a líquido al recibir la energía de tu mano.
Seguiremos el camino que recorre la ciencia: primero observamos cómo se comportan los sólidos, los líquidos y los gases; luego los explicamos con un modelo de partículas; después vemos qué mide realmente la temperatura; y, por último, leemos una gráfica que muestra los cambios de estado como si fuera un mapa.
1. Describir cómo son un sólido, un líquido y un gas a simple vista (forma y volumen).
2. Explicar con partículas por qué se comportan así (modelo cinético-molecular).
3. Decir qué mide la temperatura y en qué se diferencia del calor.
4. Explicar los cambios de estado y por qué la energía no siempre hace subir la temperatura.
5. Leer una curva de calentamiento e identificar las mesetas.
6. Calcular la energía necesaria para calentar una sustancia o para cambiar su estado.
Terminología clave para entender los estados de la materia
Materia y sus formas
Materia — Todo lo que tiene masa y ocupa espacio. Ejemplo: una piedra, el agua y también el aire.
Sólido — Estado en el que la sustancia conserva su forma y su volumen. Ejemplo: una moneda.
Líquido — Estado con volumen propio que se adapta a la forma del recipiente. Ejemplo: el zumo en un vaso.
Gas — Estado sin forma ni volumen propios: se expande hasta llenar el recipiente. Ejemplo: el helio de un globo.
Plasma — Gas muy caliente cuyas partículas tienen carga eléctrica. Ejemplo: un rayo durante una tormenta.
Modelo de partículas
Partícula — Cada uno de los diminutos «ladrillos» que forman la materia: átomos, moléculas o iones. Ejemplo: una molécula de agua, H2O.
Modelo cinético-molecular — Teoría que describe la materia como un conjunto de partículas en continuo movimiento. Ejemplo: el olor de una colonia que se nota desde el otro lado de la habitación.
Fuerza de cohesión — Atracción entre las partículas de una misma sustancia. Ejemplo: la gota de agua redonda sobre una hoja.
Difusión — Mezcla espontánea de dos sustancias por el movimiento de sus partículas. Ejemplo: una gota de tinta que acaba tiñendo todo un vaso de agua.
Compresibilidad — Capacidad de una sustancia para reducir su volumen cuando se la comprime. Ejemplo: una jeringuilla con aire y la salida tapada.
Energía y medición
Energía cinética — Energía que tiene un cuerpo por estar en movimiento. Ejemplo: una pelota que rueda.
Temperatura — Magnitud que indica la energía cinética media de las partículas. Ejemplo: las partículas de un té humeante se mueven más deprisa que las de uno tibio.
Calor — Energía que se transfiere de un cuerpo caliente a otro más frío. Ejemplo: tu mano cede energía al hielo.
Kelvin — Unidad de temperatura del Sistema Internacional; su cero es el cero absoluto, la temperatura más baja posible. Ejemplo: 273 K corresponden a 0 °C.
Calor específico — Energía necesaria para subir 1 K la temperatura de 1 kg de una sustancia. Ejemplo: la arena de la playa se calienta mucho más deprisa que el mar.
Transformaciones
Fusión — Paso de sólido a líquido. Ejemplo: un helado que gotea.
Solidificación — Paso de líquido a sólido. Ejemplo: el agua que se convierte en cubitos en el congelador.
Vaporización — Paso de líquido a gas, por evaporación o por ebullición. Ejemplo: un charco que desaparece al sol.
Condensación — Paso de gas a líquido. Ejemplo: el espejo empañado tras una ducha.
Sublimación — Paso directo de sólido a gas. Ejemplo: el hielo seco, que se esfuma sin dejar charco.
Sublimación inversa (deposición) — Paso directo de gas a sólido. Ejemplo: la escarcha que se forma en el congelador.
Punto de fusión — Temperatura a la que un sólido puro se funde, a una presión determinada. Ejemplo: 0 °C para el agua.
Punto de ebullición — Temperatura a la que un líquido puro hierve, a una presión determinada. Ejemplo: 100 °C para el agua al nivel del mar.
Calor latente — Energía por cada kilogramo que hace falta para cambiar de estado sin que cambie la temperatura. Ejemplo: la energía que absorbe el hielo al derretirse.
Gráficas
Curva de calentamiento — Gráfica que muestra cómo evoluciona la temperatura al aportar energía (o con el paso del tiempo). Ejemplo: la que dibujas al calentar hielo hasta que hierve.
Meseta — Tramo horizontal de la curva: la temperatura se mantiene mientras la sustancia cambia de estado. Ejemplo: el agua que hierve a temperatura constante.
¿Tienes dudas con Estados de la materia y cambios de estado?
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1. Estados de la materia: qué observas a simple vista
Empecemos como lo haría un científico: observando.
Si viertes agua de una botella en un vaso, el agua cambia de forma, pero su volumen no varía.
Un libro sobre la mesa conserva su forma.
Y si abres un frasco de perfume, el olor se reparte por toda la habitación.
Son tres comportamientos distintos que corresponden a tres estados de agregación de la materia.
Representación visual de los tres estados de la materia y sus propiedades: adaptación de volumen en líquidos, forma fija en sólidos y difusión en gases.
Propiedad
Sólido
Líquido
Gas
Forma
Propia y fija
La del recipiente
La del recipiente
Volumen
Fijo
Fijo
Variable: ocupa todo el espacio
Compresibilidad
Casi nula
Muy baja
Alta
Fluidez
No fluye
Fluye
Fluye y se expande
Ejemplo
Hielo
Agua
Vapor de agua
🔬 Mini experimento (3 minutos) Toma una jeringuilla sin aguja. Llénala de aire, tapa la salida con un dedo y empuja el émbolo: el aire se comprime. Repite el experimento con agua: el émbolo apenas se mueve. Has comprobado que los gases se comprimen mucho y los líquidos casi nada. (Hazlo con la supervisión de tu profesor o profesora.)
Más allá de los tres estados clásicos
En clase se estudian tres estados, pero la naturaleza tiene más.
El plasma, es el cuarto estado de agregación de la materia un gas con partículas cargadas eléctricamente, forma las estrellas y los rayos.
En 1995 se logró crear en el laboratorio el condensado de Bose-Einstein, un estado que aparece a temperaturas cercanas al cero absoluto. Por ese trabajo, Eric Cornell, Carl Wieman y Wolfgang Ketterle recibieron el Premio Nobel de Física en 2001.
Error común: pensar que «estado de la materia» y «sustancia» son lo mismo. El agua sigue siendo agua (H2O) tanto si es hielo, líquido o vapor: solo cambia su estado.
2. Modelo cinético-molecular: cómo se comportan las partículas
Observar no basta: queremos saber por qué ocurre cada cosa. Para ello usamos un modelo, una versión simplificada de la realidad que sirve para hacer predicciones. El modelo cinético-molecular se resume en cuatro ideas:
La materia está formada por partículas muy pequeñas (átomos, moléculas o iones).
Las partículas siempre se mueven: vibran, se deslizan o viajan libres, según el estado.
Entre las partículas hay vacío: no hay aire ni ninguna otra sustancia entre ellas.
Las partículas se atraen con fuerzas de cohesión; cuanto más cerca están, más intensa es la atracción.
Modelo de partículas: en el sólido están ordenadas, en el líquido juntas y móviles, en el gas lejanas y libres.
Aspecto
Sólido
Líquido
Gas
Movimiento
Vibran en posiciones fijas
Se deslizan unas sobre otras
Se mueven libremente en todas direcciones
Distancia entre partículas
Muy pequeña
Pequeña
Muy grande
Fuerzas de cohesión
Muy fuertes
Intermedias
Casi despreciables
Orden
Ordenadas
Sin orden fijo
Sin orden
Qué explica el modelo
Por qué el sólido tiene forma propia: las partículas están atrapadas en sus posiciones.
Por qué el líquido fluye: las partículas pueden deslizarse, pero siguen unidas.
Por qué el gas se comprime: hay mucho vacío entre sus partículas.
Por qué el perfume se difunde: las partículas del gas viajan y chocan hasta repartirse por todo el espacio.
Aplicaciones reales
Al inflar un neumático metes más partículas de aire en el mismo volumen. Chocan más veces contra las paredes y empujan con más fuerza, y por eso el neumático se pone duro. Y cuando una gota de tinta se reparte por un vaso de agua sin que lo remuevas, estás viendo la difusión: el movimiento continuo de las partículas.
Para ir más lejos: muchos estudiantes imaginan que entre las partículas hay aire en lugar de vacío; así lo documentaron Novick y Nussbaum (1978) en entrevistas con alumnado de secundaria. Por su parte, Alex Johnstone (1991) defendió que, para aprender química, hay que conectar tres niveles: lo que se observa, las partículas que lo explican y los símbolos con que se representa. Es justo el recorrido de esta guía.
Error común: creer que las partículas de un sólido están quietas. Vibran todo el tiempo; lo que no pueden es desplazarse de un sitio a otro.
3. Temperatura y energía: qué mide un termómetro
Cuando decimos que un café está caliente, hablamos de partículas muy agitadas. La temperatura indica cuánta energía de movimiento tienen, en promedio, las partículas de una sustancia: cuanto mayor es la temperatura, mayor es su energía cinética media.
Si ya has estudiado la energía cinética, recordarás que un objeto de masa m que se mueve con velocidad v tiene una energía:
$$E_{\text{c}} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^{2}$$
Aquí Ec se mide en julios (J), m en kilogramos (kg) y v en metros por segundo (m/s). No vas a calcularla para cada partícula; lo importante es la idea: más velocidad implica más energía cinética, y más agitación implica más temperatura.
Temperatura no es lo mismo que calor
Temperatura: indica cuánta agitación tienen las partículas (se mide en °C o en K).
Calor: energía que se transfiere de un cuerpo caliente a uno frío (se mide en julios, J).
Una bañera tibia contiene más energía térmica total que una taza de té hirviendo, porque tiene muchísimas más partículas, aunque su temperatura sea menor.
De grados Celsius a kelvin
En ciencia se usa mucho la escala Kelvin, que parte del cero absoluto, la temperatura más baja posible, en la que las partículas casi han dejado de moverse. Para pasar de grados Celsius a kelvin se suma 273:
$$T_{\text{K}} = T_{\text{C}} + 273$$
En esta fórmula, TK es la temperatura en kelvin y TC la temperatura en grados Celsius. (En rigor se suma 273,15, pero en ESO basta con 273.) Por ejemplo, el agua se congela a 0 °C, es decir, 273 K, y hierve a 100 °C, es decir, 373 K. Un aumento de 1 °C equivale a un aumento de 1 K, por eso una diferencia de temperatura vale lo mismo en ambas escalas.
Error común: decir «se escapa el frío». En realidad, la energía fluye del cuerpo caliente al frío; el frío no es algo que se mueva.
4. Cambios de estado: la energía reorganiza las partículas
Cuando una sustancia recibe energía, sus partículas se agitan más. Si la agitación es suficiente para vencer las fuerzas de atracción, las partículas cambian de organización y la sustancia cambia de estado. Si ocurre lo contrario y la sustancia cede energía, las partículas se frenan y las fuerzas de cohesión vuelven a juntarlas.
Los seis cambios de estado: las flechas rojas absorben energía y las azules la ceden.
Cambio
De → A
Energía
Ejemplo cotidiano
Fusión
Sólido → líquido
Absorbe
Un helado que se derrite
Solidificación
Líquido → sólido
Cede
Agua que se congela
Vaporización
Líquido → gas
Absorbe
Agua hirviendo en la olla
Condensación
Gas → líquido
Cede
Gotas en un vaso frío
Sublimación
Sólido → gas
Absorbe
Hielo seco que se esfuma
Sublimación inversa (deposición)
Gas → sólido
Cede
Escarcha en el congelador
Evaporación y ebullición: dos formas de vaporizar
Evaporación: ocurre solo en la superficie y a cualquier temperatura por debajo del punto de ebullición; por eso se seca la ropa tendida.
La evaporación es un proceso lento que ocurre únicamente en la superficie del líquido a cualquier temperatura, a diferencia de la ebullición.
Ebullición: ocurre en todo el líquido y a una temperatura concreta; se ven burbujas de vapor que suben.
El proceso de ebullición: cambio de estado del agua de líquido a gas producido de forma rápida y tumultuosa en toda la masa del líquido por aumento de temperatura.
Aplicaciones reales
Cuando sudas, el agua de tu piel se evapora y se lleva energía de tu cuerpo: es tu sistema de refrigeración natural. En un frigorífico, un líquido refrigerante se evapora y se condensa una y otra vez para llevar la energía del interior hacia el exterior. Y el hielo seco, que es dióxido de carbono sólido, se usa en escenarios y envíos refrigerados porque sublima a unos −78 °C sin dejar charcos.
Error común: pensar que las burbujas del agua hirviendo son aire. Son vapor de agua: agua líquida que se ha convertido en gas dentro del propio líquido.
Otro error común: llamar «vapor» a la nube blanca que sale de una olla. El vapor de agua es invisible; lo que ves son diminutas gotas de agua líquida que se forman cuando el vapor se condensa en el aire más frío.
5. Curvas de calentamiento y enfriamiento: lee los cambios de estado en una gráfica
Imagina que sacas un trozo de hielo del congelador a −20 °C y lo calientas con un hornillo, midiendo la temperatura cada minuto. Si dibujas esos datos obtienes una curva de calentamiento, la herramienta experimental más útil para ver los cambios de estado.
Curva de calentamiento del agua: los tramos horizontales marcan la fusión y la ebullición.
Tramo
Qué ocurre
Temperatura
Qué hace la energía
A
El hielo se calienta
Sube
Aumenta la agitación de las partículas
B
Fusión (hielo + agua)
Constante: 0 °C
Rompe interacciones entre partículas
C
El agua líquida se calienta
Sube
Aumenta la agitación
D
Ebullición (agua + vapor)
Constante: 100 °C
Separa por completo las partículas
E
El vapor se calienta
Sube
Aumenta la agitación del gas
¿Por qué hay mesetas? La clave de toda la unidad
Durante el cambio de estado la sustancia sigue recibiendo energía, pero la temperatura no sube. ¿Dónde va esa energía? Se emplea en romper las interacciones que mantienen unidas a las partículas, no en hacer que se muevan más deprisa. Como la energía cinética media no cambia, la temperatura tampoco. Cuando todas las partículas han pasado al nuevo estado, la energía vuelve a aumentar la agitación y la curva vuelve a subir. (Esto vale para sustancias puras y a presión constante.)
Las fórmulas que cuantifican cada tramo
En los tramos inclinados, la energía que necesita una sustancia de masa m para cambiar su temperatura depende de su calor específico c y de la variación de temperatura ΔT, que es la diferencia entre la temperatura final y la inicial:
$$\Delta T = T_{\text{final}} – T_{\text{inicial}}$$
$$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$$
En las mesetas, la energía depende del calor latente: de fusión Lf cuando se derrite y de vaporización Lv cuando hierve.
$$Q = m \cdot L_{\text{f}}$$
$$Q = m \cdot L_{\text{v}}$$
En todas ellas, Q se mide en julios (J), m en kilogramos (kg), c en J/(kg·K), L en J/kg y ΔT en kelvin (o en °C, porque la diferencia es la misma).
Dato del agua
Valor
Calor específico del hielo
2100 J/(kg·K)
Calor específico del agua líquida
4180 J/(kg·K)
Calor específico del vapor
2000 J/(kg·K)
Calor latente de fusión (Lf)
334 000 J/kg
Calor latente de vaporización (Lv)
2 260 000 J/kg
Fíjate en que evaporar 1 kg de agua requiere casi siete veces más energía que fundir 1 kg de hielo. Por eso, con la misma fuente de calor, hervir el agua tarda mucho más que derretir el hielo.
Curva de enfriamiento: la película al revés
Si enfrías vapor, la curva recorre el camino inverso: baja la temperatura, hay una meseta a 100 °C (condensación), baja de nuevo, hay otra meseta a 0 °C (solidificación) y vuelve a bajar. Ahora la sustancia cede energía en lugar de absorberla.
Error común: creer que cualquier mezcla se comporta así. Las sustancias puras tienen mesetas bien definidas; en una mezcla, como el agua con sal, la temperatura de ebullición va cambiando poco a poco y no aparece una meseta perfecta.
✅ Resumen de la unidad: lo esencial
1. Sólidos, líquidos y gases se distinguen por su forma y su volumen.
2. El modelo cinético-molecular explica esas diferencias con partículas que se mueven y se atraen.
3. La temperatura mide la energía cinética media de las partículas.
4. En un cambio de estado, la energía rompe o forma interacciones y la temperatura se mantiene constante.
5. En una curva de calentamiento, los tramos horizontales (mesetas) son los cambios de estado.
💬 Cuéntanos en los comentarios
¿Qué parte te costó más: el modelo de partículas o la curva? y dinos en qué cambio de estado piensas cuando preparas tu desayuno.
Ahora te toca experimentar. El simulador Estados de la materia, de PhET Interactive Simulations (Universidad de Colorado Boulder), es como un laboratorio de bolsillo: puedes calentar, enfriar y comprimir distintas sustancias y ver al instante cómo se mueven y se colocan sus partículas. Así conectas lo que se ve (sólido, líquido, gas) con lo que no se ve (el movimiento y la distancia entre partículas).
Predice antes de ver
Antes de tocar nada, escribe tu hipótesis en un papel. Después comprueba el resultado y compáralo con lo que habías predicho.
Cuando calientas un sólido, ¿qué pasará con el movimiento de las partículas? ¿Y con la distancia entre ellas?
Si enfrías un gas dentro de un recipiente cerrado, ¿en qué estado terminará?
Al comprimir el recipiente con un gas muy frío, ¿qué estado aparecerá?
Observa y compara: ¿acertaste? Anota en una línea qué te sorprendió.
Tres misiones para el simulador
Elige el agua en estado sólido y caliéntala poco a poco. ¿En qué momento las partículas dejan de estar ordenadas?
Sigue calentando hasta que sea gas. ¿Qué pasa con la distancia entre las partículas?
Con un gas, reduce el volumen del recipiente. ¿Cuánto espacio queda entre las partículas y qué le ocurre a su movimiento?
Esta estrategia se llama predecir, observar y explicar: al comprometerte con una hipótesis, te fijas mucho más en lo que no encaja con ella. Las simulaciones de PhET se diseñaron justo para eso, para que se pueda ver lo invisible y construir modelos mentales más precisos (Wieman, Adams y Perkins, 2008).
A continuación, el simulador de estado de la materia
Ejemplos resueltos paso a paso
Antes de pasar a los problemas evaluados, practica con seis ejemplos guiados. Todos usan los datos del agua de la tabla anterior. Regla de oro: primero identifica en qué tramo de la curva estás y después elige la fórmula que corresponde.
Nivel principiante
Ejemplo 1: de grados Celsius a kelvin
Convierte 25°C a kelvin
Datos: TC = 25 °C.
Paso 1. Escribe la fórmula de conversión.
$$T_{\text{K}} = T_{\text{C}} + 273$$
Paso 2. Sustituye el valor.
$$T_{\text{K}} = 25 + 273 = 298\ \text{K}$$
✔ Resultado: La temperatura equivale a 298K.
Ejemplo 2: ¿en qué estado está?
El etanol funde a −114 °C y hierve a 78 °C. ¿En qué estado se encuentra a 20 °C?
Datos: punto de fusión: −114 °C; punto de ebullición: 78 °C; temperatura: 20 °C.
1. Compara la temperatura con el punto de fusión: 20 °C es mayor que −114 °C, así que ya no es sólido.
2. Compara con el punto de ebullición: 20 °C es menor que 78 °C, así que todavía no es gas.
3. Conclusión: la temperatura está entre ambos puntos.
✔ Resultado: A 20 °C el etanol es un líquido.
Nivel intermedio
Ejemplo 3: calentar agua líquida
¿Qué energía se necesita para calentar 0,5 kg de agua de 20 °C a 80 °C?
Datos: m = 0,5 kg; c = 4180 J/(kg·K).
1. Calcula la variación de temperatura (una diferencia de 60 °C equivale a 60 K).
Reto: resuelve cada problema en tu cuaderno antes de mirar la solución. Después, abre la solución paso a paso y comprueba si tu resultado fue correcto o incorrecto. Al terminar, ve a la tabla Puntuación y marca, para cada problema, si resultó correcto o incorrecto. La suma aparecerá automáticamente.
📏 Reglas 1. Nivel principiante: 2 problemas de 5 puntos cada uno. 2. Nivel intermedio: 2 problemas de 20 puntos cada uno. 3. Nivel avanzado: 2 problemas de 25 puntos cada uno. 4. Puntuación máxima: 100 puntos. 5. Aprobación mínima: 75 puntos.
Nivel principiante (5 puntos cada uno)
Problema 1 · Principiante · 5 puntos
Convierte 37 °C (temperatura corporal) a kelvin.
Muéstrame la respuesta Datos: TC = 37 °C. Paso 1. Aplica la conversión.
$$T_{\text{K}} = 37 + 273 = 310\ \text{K}$$
Respuesta: 310K
Problema 2 · Principiante · 5 puntos
El bromo funde a −7 °C y hierve a 59 °C. ¿En qué estado está a 25 °C?
Muéstrame la respuesta Datos: punto de fusión: −7 °C; punto de ebullición: 59 °C; temperatura: 25 °C. 1. 25 °C es mayor que −7 °C: ya no es sólido. 2. 25 °C es menor que 59 °C: todavía no es gas. Respuesta: líquido.
Nivel intermedio (20 puntos cada uno)
Problema 3 · Intermedio · 20 puntos
Enunciado: ¿qué energía se necesita para calentar 2 kg de agua de 15 °C a 65 °C?
Muéstrame la respuesta Datos: m = 2 kg; c = 4180 J/(kg·K). 1. Variación de temperatura.
Has recorrido el camino completo de una pequeña investigación científica. Empezaste observando cómo se comportan sólidos, líquidos y gases; los explicaste con partículas en movimiento; comprobaste que la temperatura mide su agitación; aplicaste el modelo a los cambios de estado; y aprendiste a leer una curva de calentamiento, donde las mesetas indican que la energía está rompiendo interacciones en lugar de acelerar partículas.
Siguiente tema del curso: las leyes de los gases, donde verás cómo se relacionan presión, volumen y temperatura con las mismas ideas de este artículo.
Preguntas frecuentes: desmonta los mitos
1. ¿Las partículas de un sólido están quietas? Nunca. Vibran sin parar alrededor de su posición. Lo que no pueden es desplazarse libremente, porque las fuerzas de cohesión las mantienen sujetas. Cuanto más caliente está el sólido, más amplia es la vibración.
2. ¿Hay aire entre las partículas del agua? No. Entre las partículas hay vacío. Si hubiera aire, tendríamos que explicar de qué están hechas las partículas del aire y qué hay entre ellas. El modelo solo funciona con vacío.
3. ¿Las burbujas del agua hirviendo son de aire? No, son de vapor de agua. Si fueran aire, el agua se quedaría sin burbujas al hervir un rato largo; en cambio, siguen apareciendo mientras haya agua líquida que vaporizar.
4. Si sigo calentando agua que hierve, ¿sube más la temperatura? No, mientras quede líquido. Toda la energía extra se emplea en separar las partículas, no en acelerarlas. Por eso subir el fuego no cuece antes los espaguetis: solo evapora el agua más deprisa.
5. ¿El hielo a 0 °C está «más frío» que el agua líquida a 0 °C? Tienen la misma temperatura, es decir, la misma energía cinética media. La diferencia es que el agua líquida ha absorbido además la energía de fusión, que queda almacenada en las interacciones entre partículas. Por eso un cubito enfría más una bebida que la misma masa de agua líquida a 0 °C.
¿Tienes otra duda o una creencia que te haya sorprendido? Escríbela en los comentarios y la responderemos.
Actividades prácticas
Datos: usa los de la tabla del agua. Recuerda que las masas van en kilogramos y las energías, en julios.
Parte I: 10 problemas propuestos (solo respuesta final)
Nivel 1: básico
1. Convierte 50 °C a kelvin.
Respuesta: TK = 323 K
2. Convierte 300 K a grados Celsius.
Respuesta: TC = 27 °C
Nivel 2: intermedio
3. Energía para calentar 1 kg de agua de 10 °C a 40 °C.
Respuesta: Q = 125 400 J
4. Energía para fundir 0,5 kg de hielo a 0 °C.
Respuesta: Q = 167 000 J
5. Energía para evaporar 0,1 kg de agua a 100 °C.
Respuesta: Q = 226 000 J
6. Energía para calentar 250 g de hielo de −30 °C a 0 °C.
Respuesta: Q = 15 750 J
7. Energía para calentar 0,4 kg de vapor de 100 °C a 150 °C.
Respuesta: Q = 40 000 J
Nivel 3: avanzado
8. Energía para convertir 0,05 kg de hielo a 0 °C en agua a 50 °C.
Respuesta: Q = 27 150 J
9. Energía para convertir 0,2 kg de agua a 20 °C en vapor a 100 °C.
Respuesta: Q = 518 880 J
10. Un hornillo entrega 500 W (500 J cada segundo) y se aprovecha toda su energía. ¿Cuánto tarda en evaporar 0,1 kg de agua que ya está a 100 °C? (Usa la fórmula de abajo, con P en vatios.)
$$t = \frac{Q}{P}$$
Respuesta: t = 452 s (7 min 32 s)
Parte II: actividades por tipo de trabajo
Individuales
Diario de cambios de estado: durante un día, anota cinco cambios de estado que veas en casa y di si absorben o ceden energía.
Dibuja el modelo: haz una viñeta con partículas de un sólido, un líquido y un gas, con flechas de movimiento.
Predice y comprueba: formula tu hipótesis y compárala con el simulador PhET.
Colaborativas (en equipo)
Teatro de partículas: el equipo representa con su cuerpo un sólido, un líquido y un gas; un compañero o compañera sube y baja la «temperatura» con música.
Duelo de curvas: cada equipo mide la temperatura del hielo mientras se calienta, la dibuja y marca las mesetas; después comparan resultados.
Mapa conceptual conjunto: relacionen los cinco temas con flechas y palabras de enlace.
Aplicación real (proyecto corto)
🧪 Proyecto: «El mejor enfriador del recreo»
Diseña un experimento para averiguar qué enfría más una bebida: hielo en cubitos, hielo picado o agua muy fría de la misma masa. Controla las variables: usa la misma cantidad de bebida, a la misma temperatura inicial, y la misma masa de hielo o de agua.
1. Plantea una hipótesis. 2. Mide la temperatura inicial y final de la bebida con un termómetro. 3. Anota los datos en una tabla. 4. Explica el resultado con el modelo de partículas y la idea de calor latente. 5. Presenta una conclusión en un cartel.
Preguntas frecuentes: desmonta los mitos
1. ¿Las partículas de un sólido están quietas?
Nunca. Vibran sin parar alrededor de su posición. Lo que no pueden es desplazarse libremente, porque las fuerzas de cohesión las mantienen sujetas. Cuanto más caliente está el sólido, más amplia es la vibración.
2. ¿Hay aire entre las partículas del agua?
No. Entre las partículas hay vacío. Si hubiera aire, tendríamos que explicar de qué están hechas las partículas del aire y qué hay entre ellas. El modelo solo funciona con vacío.
3. ¿Las burbujas del agua hirviendo son de aire?
No, son de vapor de agua. Si fueran aire, el agua se quedaría sin burbujas al hervir un rato largo; en cambio, siguen apareciendo mientras haya agua líquida que vaporizar.
4. Si sigo calentando agua que hierve, ¿sube más la temperatura?
No, mientras quede líquido. Toda la energía extra se emplea en separar las partículas, no en acelerarlas. Por eso subir el fuego no cuece antes los espaguetis: solo evapora el agua más deprisa.
5. ¿El hielo a 0 °C está «más frío» que el agua líquida a 0 °C?
Tienen la misma temperatura, es decir, la misma energía cinética media. La diferencia es que el agua líquida ha absorbido además la energía de fusión, que queda almacenada en las interacciones entre partículas. Por eso un cubito enfría más una bebida que la misma masa de agua líquida a 0 °C.
💬 ¿Tienes otra duda o una creencia que te haya sorprendido?
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End of session (browser)
__utmz
Contains information about the traffic source or campaign that directed user to the website. The cookie is set when the GA.js javascript is loaded and updated when data is sent to the Google Anaytics server
6 months after last activity
__utmv
Contains custom information set by the web developer via the _setCustomVar method in Google Analytics. This cookie is updated every time new data is sent to the Google Analytics server.
2 years after last activity
__utmx
Used to determine whether a user is included in an A / B or Multivariate test.
18 months
_ga
ID used to identify users
2 years
_gali
Used by Google Analytics to determine which links on a page are being clicked
