Materia eta haren itxura

Inguratzen gaituen guztia materia da. Propietate bereizgarriek (dentsitatea, eroankortsuna, irakite-puntua...) substantziak identifikatzen laguntzen digute. Propietate orokorrak (masa eta bolumena) mota guztietan daude. Baina, nola sailkatzen da materia?

Osagai kopuruaren arabera materia honela sailkatzen da: SUBSTANTZIA PURUAK eta NAHASTEAK.

Naturan nahasteak ugariagoak dira, sustantzia puruak baino. Oso zaila da naturan substantzia puruak aurkitzea.

SUBSTANTZIA PURUAK

Osagai bakarra duten substantziak dira eta ez dago substantzia desberdinetan banatzerik. Baldintza fisikoak edonolakoak izanik ere, konposizioa aldatzen ez duen materia da (propietate iraunkorrak). Ezin dira substantzia sinpleagotan deskonposatu prozedura fisikoak erabiliz. Ura adibidez, substantzia purua da konposizio berbera baitu solido, liko nahiz gas-egoeran, beti H2O.

Bi motatako substantzia puruak daude: KONPOSATUAK eta ELEMENTUAK.

KONPOSATUAK. Prozedura kimiko baten bidez substantzia sinpleagotan deskonposa daitezkeen substantzia puruak dira. Elementu desberdinen atomoen loturaz osaturiko substantzia puruak dira. Substantzia sinpleagotan, atomoetan, deskonposatu daitezke. Adibidez: H2O (ura), NaCl (sodio kloruroa), CO2 (karbono dioxidoa), NH3 (amoniakoa), NaCl (sodio kloruroa, gatz arrunta), CH4 (metanoa), CuSO4 (sulfato kuprikoa).

Konposatuak bi taldetan sailkatzen dira:

- Organikoak: materia bizia osatzen dute eta karbonoa (C) dute oinarri. Adibidez: CH4 (metanoa), C3H8 (propanoa)
- Ez-organikoak: ez dute karbonozko atomorik. Adibidez: HCl (hidrogeno kloruroa) eta NaOH (sodio hidroxidoa).

Konposatu bat bere osagaietan banatzeko prozedura kimiko desberdinak daude. Adibidez: deskonposaketa termikoa eta elektrolisia.

(1) MALAKITAREN DESKONPOSAKETA TERMIKOA. Beroa aplikatuz, malakita (CuCO3) deskonposatu egiten da beste substantzia batzuk lortuz, kobre monoxidoa (CuO) eta karbono dioxidoa (CO2) hurrengo erreakzioaren arabera:

CuCO3 --> CuO + CO2

(2) URAREN ELEKTROLISIA. Korronte elektrikoa aplikatuz, substantzia puru batetik (H2O konposatua) beste substantzia batzuk (H2 eta O2 elementuak) lortzen dira hurrengo erreakzioaren arabera:

H2O --> H2 + O2

(3) POTASIO KLORATOAREN DESKONPOSAKETA TERMIKOA. Beroa aplikatuz, potasio kloratoa (KClO3) deskonposatu egiten da beste substantzia batzuk lortuz, potasio kloruroa (KCl) eta oxigenoa (O2) lortzen dira hurrengo erreakzioaren arabera:

2KClO3 --> 2KCl + 3O2

ELEMENTUAK. Edozein prozedura erabilita ere, substantzia sinpleagotan ezin deskonposa daitezkeen substantzia puruak dira. Elementu beraren atomoz osatutako substantzia puruak dira. Adibidez: He (helio), Fe (burdina), C (diamantea), zilarra (Ag), urrea (Au), oxigenoa (O2), ozonoa (O3).

- Poliatomikoak: H2 (hidrogenoa), O2 (oxigenoa), N2 (nitrogenoa), Cl2 (kloroa), Br2 (bromoa).
- Monoatomikoak: Na (sodioa), K (potasioa), Cu (kobrea), Mg (magnesioa), Al (aluminioa)

Zenbait atomoren loturaz eratuta dauden partikulei molekulak deritze.

NAHASTEAK

Proportzio aldakorrean ageri diren zenbait substantzia puru konbinatuz sortutako materia da. Nahasteak HOMOGENEOAK edo HETEROGENEOAK izan daitezke.

NAHASTE HETEROGENEOAK. nahastearen puntu desberdinetan propietate desberdinak nabari daitezke. Nahastearen osagaiak prozedura optikoen bidez bereizten dira. Materia heterogeneoa izan ohi da. Granitoa (harria), adibidez, heterogeneoa da, zati desberdinetan propietate desberdinak agertzen dituelako. Beste adibide batzu: itsasoko ura.

NAHASTE HOMOGENEOAK. Nahaste hauek propietate uniformetasuna agertzen dute. Nahastearen osagaiak EZ dira prozedura optikoen bidez bereizten. Ura eta airea, adibidez, nahaste homogeneoak dira.

NAHASTEAK BANANTZEA

Prozedura fisikoen bidez nahastearen osagaiak banatu daitezke. Erabiltzen den metodoa, partikulen tamainan eta banandu nahi ditugun substantzien propietateetan oinarritzen da. [Laborategia>Esperimentuak>Nahasteak banantzea]

BAHEKETA

Prozesu hau oso egokia da oso tamaina ezberdineko tamaina dituzten nahaste solido heterogeneoen osagaiak banantzeko. Tamaina txikieneko partikulak soilik pasarazten dituen bahea erabiltzen da.

HAUSPEAKETA

Grabitateak dentsitate desberdineko nahaste heterogeneo baten osagaiak banatzen ditu.

IRAGAZKETA edo FILTRAZIOA

Prozesu honen bidez, nahaste heterogeneo bateko solido disolbaezina eta likidoa banantzen dira.Nahastea filtro edo iragazki batean zehar iragazten da. Solido disolbaezina iragazkian geratuko da, likidotik bananduta.

Solido bat likido batean disolbagarria ez bada, iragazpena erabiltzen da biak banantzako.

DEKANTAZIOA

Dentsitate desberdineko bi likido nahastezinez osatutako nahaste heterogeneo baten osagaiak banantzeko metodoa da.Adibidez, olioa eta ura banantzeko metodo egokia da.

Prozesu honetan, inbutu berezi bat erabiltzen da: dekantazio-inbutua. Inbutu horrek balbula bal du behekaldean eta, likidoak argi banaduta daudenean, balbula ireki eta lehenengoa aterako da, dentsitate handiena duena, alegia.

Garrantzitsua da bi likidoen arteko muga (faseartea) botatzea.

ZENTRIFUGAZIOA

Dentsitate desberdineko solido batez eta likido batez osatutako nahaste heterogeneoak azkar banatzeko teknika da (dekantazioa bizkortuz).

BANAKETA MAGNETIKOA

Nahaste heterogeneoko osagaietako bat metal ferromagnetikoa denean (Fe, Ni, Co) erabiltzen da prozesu hau.Osagai hori iman baten bidez banantzen da gainerako osagaietatik.

DESTILAZIOA

Prozesu hau erabiltzen da oso irakite-puntu desberdina duten bi likido nahaskor edo disolbatuta solido bat disolbatuta duen likidoa banatzeko.

Nahastea ontzi batean sartu eta eta berotu egiten dugu. Lehenengo likidoa irakite-tenperaturara iristen denean lurrundu egongo da; lurruna hozte-hodi batean zehar igaroaraziko dugu, hzteko eta kondentsatzeko. Azkenik, lurruna likido-egoeran jasoko dugu, substantzia puru gisa.

KRISTALIZAZIOA

Prozesu hau oso egokia da likidoetan disolbaturiko solidoak banantzeko. Disolbatzailea lurrunduko dugu, solutua kristaldu arte. Oro har, substantzia solidoak hobeto disolatzen dira berotan hotzetan baino. Solido baten ahalik eta kantitaterik handiena ur berotan disolbatu ondoren disoluzioa hozten uzten badugu, disolbatzailea lurrundu egingo da eta horren ondorioz disolbaturko solidoak kristalak sortuko ditu. Adibidea: itsasoko gatzagetan, kristalizazio bidez ateratzen da gatza itsasoko uretatik. Gatzaga gehienak itsasertzean eta tenperatura altuko eta ertaineko aldeetan egoten dira, ura hobeto lurruntzeko.

KROMATOGRAFIA

Nahaste homogeneoen osagaiak banantzeko erabiltzen da teknika hau, osagai horiek disolbatzaileekiko afinitate desberdina dutela aprobetxatuz.

Teknika kromatografiko desberdinak daude, baina guztietan daude fase higikor bat (likidoa edo gasa izan daiteke) eta fase egonkor bat (solidoa izan ohi dena).

SUBSTANTZIA PURUAK IDENTIFIKATZEA

Substantzia puruek gainerakoetatik bereizten dituzten propietate jakin batzuk dituzte; nahasteek, berriz, ez.

Irakite tenperatura substantzia puruen propietate espezifikoa da eta identifikatzeko balio du.

(1) Tenperatura konstantea da irakite prozesuan zehar, beraz, substantzia purua da.

(2) Tenperaturak gora egiten du irakitean zehar, beraz, nahaste homogeneoa da.

Nahaste garrantzitsu batzuk: ALEAZIOAK eta KOLOIDEAK

Aleazioak bi metalen edo metal baten eta beste sustantzia baten nahaste homogeneo solidoak dira.

ALTZAIRUA. Burdina (Fe) + Karbonoa (C)
BRONTZEA. Kobrea (Cu) + Eztainua (Sn)
LETOIA. Kobrea (Cu) + Zinka (Zn)

Metalen propietate batzu aldatu egiten dira aleazioan daudenean. Altzairua, esaterako, burdina baino erresistenteagoa da.

Koloideak nahaste homogeneoak dira eta argia sakabatu egiten dute (Tyndall efektua). Adibideak: gelatina, tomate-saltsa, barazli-purea, xaboi likidoa... Osagai bat besteak baino proportzio handiagoan izaten da eta osagai horretan sakabanatuta beste bat edo beste batzuk daude, proportzio txikiagotan. Koloideak sakabanatutako partikulen tamainuaren arabera bereizten dira.

Beste taula batzu: TAULA-1 TAULA-2

Emulsioak koloide bereziak dira eta oso ohikoak dira eguneroko bizitzan, elikagietan bereziki (E430, E431, E432...). Emultsioetan, emultsionatzaile izeneko substantziari esker, proportzio txikienean dauden partikulak sakabanatuta egoten dira. Adibidez, maionesa, arrautzaz, olioz, gatzez eta limoi-zukuz egiten den nahastea, emultsioa da; lezitinari esker (arrautzaren gorringoan dagoen substantzia), nahasteko ur partikulek olioan sakabanatuta irauten dute (lezitinarik ez balego ura eta olioa banadu egingo lirateke).

Nahaste homogeneoak: DISOLUZIOAK

Naturan gutxitan izaten dira substantziak egoera puruan; gehienetan nahaste homogeneoak izaten dira: disoluzioak. Adibidez, itsasoko ura.

Disoluzioa bi osagaiz edo gehiagoz osatutako nahaste homogeneo egonkorra da. Proportzio handiagoan dagoen osagaia disolbatzailea da eta proportzio txikiagoan dagoen osagaia (edo osagaiak) solutoa da.

Disoluzioetan bi substantzia edo gehiago izaten dira eta bakoitza egoera fisiko jakin batean egon daiteke.

Taula honetan zenbait egoera fisikotan dauden disoluzioak ditugu. Disoluzio gehienetan disolbatzailea likidoa da eta solutoa, berriz, solidoa edo likidoa.

DISOLUZIOEN KONTZENTRAZIOA

Disoluzio bat prestatzean, solutuak eta disolbatzaileak zer proportzio eduki behar duen jakin behar dugu. Disoluzio baten kontzentrazioak disoluzio kantitate jakin batean zenbat solutu dagoen adierazten du, hau da, solutu eta disolbatzaile proportzioa disoluzioan.

Kontzentrazioa adierazteko modu desberdinak daude:

Honela adierazten da:

MASA-EHUNEKOA. Disoluzioaren 100 bolumen-unitatetan zenbat solutu dagoen adierazten du.

Disoluzioa osatzen duten substantzien kantitateak masa-unitatetan neurtzen badira (g, kg...), modu honetan adieraziko da kontzentrazioa. Solutu-masa eta disolbatzaile-masa unitate berean adierazi behar dira.

Solutu-ehunekoari solutu-aberastasuna ere deritzo.

Honela adierazten da:

BOLUMEN-EHUNEKOA. Disoluzioaren 100 bolumen-unitatetan zenbat solutu dagoen adierazten du.

Disoluzioa osatzen duten substantzien kantitateak bolumen-unitatetan neurtzen badira (L, mL...), modu honetan adieraziko da kontzentrazioa. Solutu-bolumena eta disolbatzaile bolumena unitate berean adierazi behar dira.

Honela adierazten da:

MASA-KONTZENTRAZIOA. Disoluzio baten bolumen-unitate bakoitzean zenbat solutu-masa dagoen adierazten du.

Solutua solidoa bada (masa-unitatetan neurtuta) eta disolbatzailea likidoa bada (bolumen-unitatetan neurtuta) modu honetan adieraziko da kontzentrazioa. NS-n kg/m3-tan neurtu behar da, baina normalean g/L-tan neurtzen da.

Honela adierazten da:

DISOLBAGARRITASUNA

Disolbatzaile batean ezin daiteke solutuaren edozein kantitate disolbatu. Tenperatura jakin batean eta disolbatzaile jakin batean disolba litekeen solutuaren kantitate maximoa da disolbagarritasuna.

Honela adierazten da:

Grafikoak substantzia solido desberdinen disolbagarritasuna uretan tenperaturarekiko adierazten du. Substantzia puru bakoitzak bere disolbagarritan-lerro propioa du, identifikatzeko erabili daitekena. Potasio bromuroaren (KBr) disolbagarritasuna, esaterako, uretan eta 20ºC-tan 67 da eta 60ºC-tan 85,5.

Zenbait substantzien disolbagarritasuna ez da aldatzen tenperatura aldatu ere. Baina, normalean, solidoen disolbagarritasuna likidoetan handitu egiten da temperaturak gora egiten duen ahala (1. GRAFIKOA) eta gasen disolbagarritasuna likidoetan, aldiz, txikitu egiten da temperaturak gora egiten duen ahala (2. GRAFIKOA). Hortaz, solido eta likido bat dituen disoluzioa berotzean, solidoaren disolbagarritasuna handitu egiten da, baina gas eta likido bat dituen disoluzioa berotzean, gasaren disolbagarritasuna txikitu egiten da.

Disolbatzaile kantitatearekiko zenbat solutu dagoen kontutan hartuz, disoluzio mota hauek daude:

Disoluzio DILUITUA: disolbatzaile kantitatearekiko alderatuz, solutu gutxi duenari esaten zaio.
Disoluzio KONTZENTRATUA: disolbatzaile kantitatearekiko alderatuz, solutu asko duenari esaten zaio. [IRUDIA]
Disoluzio ASEA: solutu gehiago hartu ezin duen disoluzioari esaten zaio. Ezin da solutu gehiago disolbatu eta disoluzioari solutu gehiago eransten badiogu ontziaren hondoan pilatuko da. Solutua gehiago disolbatzeko, disolbatzaile gehiago beharko genuke edo tenperatura igo.