QUINES MESCLES TROBES EN LA TEUA VIDA QUOTIDIANA?

La major part dels sistemes materials que hi ha al nostre entorn contenen vàries substàncies mesclades. Com ja sabreu, les mescles es poden classificar en homogènies o dissolucions i en heterogènies (on s’inclouen els col·loides). Docs ara descobrirem com aquestes mescles les hi trobem per tot arreu nostre, encara que en moltes ocasions nosaltres no ens assabentem.

MESCLES HOMOGÈNIES O DISSOLUCIONS

• Aigua marina: Conté moltes sales dissoltes, sobretot clorur sòdic i clorur de magnesi. En les salines s’evapora l’aigua del mar per obtindre la sal de mesa o sal comú. Podreu trobar més informació sobre aquest punt en altra entrada d’aquest mateix blog anomenada “Muntanyes d’or”.
• Aigua corrent: L’aigua que bevem està formada, en la seua major part per una dissolució d’H₂O, però porta dissoltes xicotetes quantitats d’altras substàncies, com sales minerals, oxigen gasós i clor.
• Aire: Es tracta d’una mescla de gasos. Els més abundants són el nitrogen (78%) i el oxigen (21%). Després hi existeixen minúscules quantitats d’altres gasos com el diòxid de carboni (CO₂), argó, etc.

 

• Lleixiu: És una dissolució de hipoclorit sòdic (NaClO) en aigua. Té la capacitat de dissoldre altras substàncies quan es mesclen.
• Refrescos: La majoria de refrescos que prenem habitualment són mescles en que el component principal és l’aigua, però també contenen diòxid de carboni dissolt.

• Sèrum fisiològic: Quan cal injectar un líquid a una persona, en lloc d’aigua destil·lada s’utilitza sèrum: una dissolució d’aigua i clorur sòdic al 0,9%.
• Monedes: Les monedes de 10, 20 i 50 cèntims d’euro estan fetes d’una aliatge de cobre (88%), alumini (5%), cinc (5%) i estany (2%). Per descomptat, han de ser resistents i més barates que el valor que representen com a element d’intercanvi econòmic.

MESCLES HETEROGÈNIES

Tots som capaços de distingir com a mescles de tipus heterogeni casos molt cridaners com una pizza, amanida, macedònia, o també com  una llosa de marbre o granit. En canvi, hi altre tipus de mescles heterogènies més difícils d’identificar, per exemple: la sang.

La sang vista al microscopi ens mostra un món de vida que sembla fictici. És possible apreciar cèl·lules en dispersió, com els glòbuls rojos i blancs, que al mateix temps es troben banyats pel plasma, altra mescla en aquest cas homogènia. El plasma per la seua part és una mescla de sales, gasos, carbohidrats, etc. La composició de la sang d’un individu sa es manté quasi constant gràcies a una sèrie de mecanismes d’autorregulació biològica.

QUÈ SÓN COL·LOIDES?

Un cas molt curiós són els col·loides, es a dir, substàncies que semblen mescles homogènies però que en realitat són heterogènies. En aquest grup trobem gran quantitat de substàncies com els gels de bany i xampús o la maionesa. Destaquem:

• Merenga: Emulsió en que les xicotetes bombolles d’aire es mantenen disperses en aigua. El agent emulsionant es la ovoalbúmina, una proteïna de la clara d’ou.
• Llet: Una emulsió de partícules de greix en aigua.
• Gelatina: Es forma un col·loide al mesclar un sòlid amb l’aigua. La gelatina dispersa la llum (efecte Tyndall).

MENS SANE IN CORPORE SANO!

LA BELLESA ÉS PERILLOSA?

Investigadors de l’Escola de Salut Pública de la Universitat de California, EE.UU., van analitzar 32 diferents llapis de llavis i brillantor labial que es troben habitualment a les farmàcies i grans supermercats i van detectar plom (Pb), cadmi (Cd), crom (Cr), alumini (Al) i altres cinc metalls, alguns dels quals en nivells que poden suposar potencials problemes de salut.

Aquests productes són d’especial preocupació perquè s’ingereixen o s’absorbeixen poc a poc per la persona que els utilitza. Els investigadors van definir ús medi com una ingesta diària de 24 mg de maquillatge per dia, mentre que fer-ho vàries vegades al dia podria suposar al voltant de 87 mg diaris, un ús en categoria perillosa.

Ara mateix, la mitjana d’ús diari dona lloc a una excessiva exposició al crom, un carcinogen relacionat amb tumors estomacals. Un alt us d’aquests tipus de productes implica una desmesurada exposició al alumini, cadmi i magnesi. L’exposició a elevades concentracions de magnesi s’ha relacionat amb una alta toxicitat al sistema nerviós.

 

Per la seua part, el plom es va detectar en 24 productes, encara que en una concentració que en general va ser més baixa de l’esperat i es considera una ingesta diària raonable. Malgrat això, els nivells de plom van provocar la preocupació dels experts pels xiquets, que a vegades juguen amb el maquillatge, ja que cap nivell d’exposició al plom es considerat segur per a ells.

 

Els autors de l’estudi creuen que no és necessari tirar el llapis de llavis al fem, però la quantitat de metalls que es troben indica la necessitat d’una supervisió dels reguladors de sanitat. De fet, en la actualitat no existeixen normes en EE.UU. per al contingut de metalls en cosmètics, i a la UE es considera que el cadmi, el crom i el plom són ingredients inacceptables, en qualsevol quantitat.

“COLA-CAO” SOLUBLE?

Has pensat alguna vegada perquè quan poses dues cullerades de cola-cao, una cullerada de sucre en un got de llet i le dones unes quantes voltes, pocs segons després hi ha una dissolució marró xocolate. On estan aquells pols sòlids? Per què el líquid ja no és blanc?

La solubilitat de les sustàncies és una de les propietats fisico-químiques més característiques de la matèria. Es tracta d’una mesura de la quantitat de solut que es pot disoldre en una determinada quantitat de dissolvent, expresada en g/mL. També destaquem que, generalment, la solubilitat dels sòlids aumenta a mesura que ho fa la temperatura, encara que depen del tipus de sustància.

Segur que tú també utilitzes el microones per calfar una miqueta el got de llet perquè hi saps que és més fàcil que no es formen grums. A més a més hauràs notat que si poses més cullerades de sucre o cola-cao, arriba un moment en que la nostra dissolució no admeteix més quantitat de solut dissolt. Quan s’alcanza eixe punt, la dissolució s’anomena saturada.

El color oscur que va adquirint la mescla és altre fenómen curiós que reflecteix la quantitat de solut dissolt. Habitualment, una tonalitat més intensa implica una major proporció de solut. En qualsevol cas, és interessant esmentar que existeixen vàries formes de calcular i expresar la concentració d’una dissolució. Aquestes formes són: % en massa, % en volum i la concentració en massa. Cal no confondre aquesta última amb altra propietat característica de cada sustància pura anomenada densitat.

Els gasos per la seua part són també solubles en líquids. En l’aigua dels rius o els ocèans hi ha oxigen dissolt que els peixos aprofiten per respirar. Les begudes amb bambolles, com els resfrescos o la cervesa, porten diòxid de carboni (CO₂) dissolt.

A diferència d’allò que succeeix amb els sòlids, la solubilitat dels gasos en líquids es redueix a mesura que aumenta la temperatura. Això vol dir que si tenim una dissolució saturada d’un gas en un líquid i la calfem, com la solubilitat es redueix amb la temperatura, es formaran burbujes gaseoses que escapen de la dissolució. És allò que succeix quan trauem un refresc <<amb bambolles>> del frigorífic.

 

Aquest fenomen ens permet comprendre la contaminació tèrmica provocada per determinades activitats humanes. En efecte, moltes indústries i algunes centrals elèctriques empren aigua per refredar les màquines o condensar vapor d’aigua generat en una caldera. La contaminació es produeix si al final del seu recorregut l’aigua calenta es vert directament en rius o pantans.

Sense dubte, la variació de les condicions medioambientals, en aquest cas concret la temperatura de l’aigua, altera la quantitat disponible d’oxigen i provoca la mort de molts éssers vius. Les xarxes tròfiques són molt complexes i qualsevol modificació es tradueix en una sèrie de canvis que posen en perill els ecosistemes.

PARTÍCULES BALLARINES!

Has escoltat parlar del moviment brownià?

En 1827 el botànic britànic Robert Brown (1773-1858) va observar al microscopi que els grans de pol·len suspesos en aigua es movien continuament i a la babalà, xocant entre ells i contra les parets. Més tard això es va anomenar moviment brownià.

Es va pensar que les partícules d’un gas podien tindre un moviment brownià, i amb esta idea arrancà la teoria cinètica dels gasos. També ajuda a explicar també altres fenòmens, com la dissolució d’una sustància en altra. A més es va adonar que si la mescla està calenta, el procés és més ràpid, perquè les partícules es mouen més ràpidament.

Què és la teoria cinètica molecular?

La teoria cinètica dels gasos permitia explicar les propietats que observem als distintis estats de la matèria. Aquesta teoria va sorgir al segle XIX com a resultat dels treballs dels científics James C. Maxwell (1831-1879) i Ludwig E. Boltzman (1844-1906) per explicar el comportament dels gasos.

La teoria cinètica suposa que els gasos:

• Estàn formats per partícules molt xicotetes separades unes d’altres. El volum de les partícules és inferior al volum del recipient. Podem suposar que cada partícula es mou per tot arreu del recipient.
• No existeixen forces d’unió entre les partícules d’un gas. Per això es mouen amb tota llibertat.
• Les partícules del gas es mouen en línia dreta. Sols canvien de direcció quan xoquen amb altra partícula o contra les parets. Després del xoc, les partícules es mouen en altra direcció, però amb la misma rapidesa.
• La pressió que exerceix el gas és una mesura del nombre de xocs per segon de les seues partícules contra les parets del recipient.
• La temperatura absoluta del gas es proporcional a la velocitat de les partícules que el formen; quan major siga la seua velocitat, major serà la seua temperatura.

Què és el zero absolut?

La teoria cinètica diu que la temperatura d’un gas és més alta quan les partícules es mouen més ràpid. Si les partícules del gas es mouen més despai la temperatura disminueix. Arribarà un moment en que les partícules no es mouen; aleshores la temperatura ja no pot baixar més.

L’escala Kelvin de temperatures s’inicia al zero absolut, que és la temperatura a la qual les partícules dels gasos no es mouen. És la temperatura més baixa possible, i equivaleix a -273,15ºC. Per tot això, quan fem problemes de Física i Química, utilitzem la següent fórmula: 273 + (TºC) = T (K), a l’hora de canviar la unitat al Sistema Internacional.

SEPARACIÓ DE MESCLES: APLICACIONS INDUSTRIALS

Sempre que estudiem els diferents mètodes de separació de mescles en 3ºESO ho fem des d’un punt de vista estrictament experimental. Sembla que procesos com la decantació, la destil·lació, etc., no tenen aplicacions pràctiques.

Com s’obté l’alcohol que utilitzem a casa?

L’alcohol etílic forma part de la nostra vida quotidiana, ja sea en forma de begudes alcohòliques o com a instrument bactericida, tothom utilitza aquest compost químic quasi a diari. Però, d’on ix aquest cotitzat producte? Durant un procés químic anomenat destil·lació, la mescla homegènia es calenta fins a que el líquid amb el punt de ebullició més baix, l’alcohol (78ºC), es transforma més prompte en vapor. Aquesta sustància vaporitzada es canalitzada cap a un condensador, el qual la refredarà (condensació) i una vegada que siga líquida, es podrà recollir en un recipient. La dissolució alcohòlica separada i prou purificada finalitzarà el seu procés industrial per transformar-hi finalment en un producte d’ús mèdic o alimentari.

On van a parar les aigües brutes de casa?

Quan rentem els plats o anem al lavabo, les aigües que ixen per les canonades de la nostra casa i viatgen per les clavegueres de la ciutat. Però, on aniràn després d’això? Altra aplicació dels mètodes de filtració i decantació que potser no hi conegeu, es la neteja d’aigües residuals. Aquests procesos aprofiten la diferència de massa de les partícules y de densitat, respectivament, en relació al dissolvent per aconseguir la separació. Les plantes depuradores fan possible reutilitzar grans quantitats d’aigua després d’un intens treball. Existeixen diverses etapes en les quals, mitjançant membranes amb diferent grandària de porus, es filtren varies vegades les dissolucions aquoses per llevar les partícules sòlides. Més tard, també s’utilitzen una sèrie de piscines de deposició, on es deixa temps suficient per a que el líquid de mayor densitat baixe al fons i el menys dens quede en la superficie. Una volta separats, un joc intel·ligent de comportes permiteix traure primer una sustància i derrere l’altra.

Què es fa amb el fem que no està reciclat?

La vostra mare vos encarrega traure el fem de casa. Vosaltres aneu drets fins a un contenidor verd o gris, i sense dubtar, llanceu una bossa plena de escorces de taronja, llandes de tonyina, envoltoris de plàstics, papers de periòdic, pots de cristall, etc. Tota aquesta mescla heterogènia de materials arriba fins a una planta de reciclatge de residus sòlids urbans (RSU). Aleshores es posa en funcionament una sèrie de procediments físico-químcs mitjançant els quals es separen poc a poc els diferents elements. Un mètode particular utilitzat es la separació magnètica per retirar qualsevol fragment o peça amb naturalesa metàl·lica. També es habitual emprar garbells gegants per traure els troços grans, ventiladors de gran potència per bufar els papers i fulles, i taules de vibració per separar els fragments xicotets de vidre de les pedres i la matèria orgànica.

Com i d’on s’aconsegueix la sal per cuinar?

Sempre diem que la sal millora el sabor del menjar i, per descomptat, ajuda a la seua conservació. Molts dels productes alimentaris de consum diari utilitzen la tècnica de salaó per allargar el seua data de caducitat. Però, d’on i com es trau la sal marina? Torrevieja o Santa Pola són dos ciutats de la nostra regió que produeixen quantitats gegants de sal marina de consum humà per a tota la població espanyola. Utilizen el mètode de cristal·lització per aïllar el clorur sòdic (NaCl) de l’aigua marina. Si voleu saber més d’aquest punt, podeu consultar l’entrada: muntanyes d’or blanc en aquest mateix blog.

QUIN ÉS EL TEU CAMÍ?

És el moment de descobrir i triar!

El curs de 3ºESO és de gran importància, potser més de la que hi hagueu considerat mai. Encara que serà el próxim curs quan finalitzareu el vostre període d’ensenyança obligatòria i haureu de decidir si voleu continuar estudiant; és en aquest curs quan es produeix la diversificació més ampla de matèries i podreu conèixer quines vos interessen i vos agraden més.

És per exemple el cas de la Física i Química o la Biologia, que per primera vegada apareixen com a assignatures independents. És molt possible que la imatge que vos creeu de las diferents matèries durant el present curs pot marcar la rama d’estudis que trieu en cuart, i el que és més important, si fareu o no el batxillerat, i de quin tipus, o si decidireu fer un cicle formatiu.

Sino fora suficient amb tot el esmentat dalt, tothom opinarà sobre allò que has de fer. Serà bó escoltar diverses opinions, no oblides que la decisió és teua. No importa si vos diuen que la vostra elecció és o no la més encertada. Encara que segurament no teniu prou maduresa per prendre una decisió adequada, ho heu de fer. Almenys una cosa està clara, tot el món sap allò que l’agrada.

La ciència ens agrada, pero perquè? Pensar i comprendre les lleis sobre qualsevol fenòmen natural, disenyar i/o construir nous aparells electrònics, desenvolupar les noves tecnologies, estudiar i curar malaties? Alguns desitgen anar a la universitat, on es pot aprendre gran base teòrica i fer investigació. Altres prefereixen l'acció, poden triar un cicle formatiu on desenvolupar tot seu talent.

No vos preocupeu, el llistall és llarg: electricitat, astronomia, química, electrònica, física, informàtica, biologia, medicina, infermeria, ecologia, engineries, arquitectura, etc., i totes coincideixen en que la Física i Química, les Matemàtiques i la Biologia i Geologia són assignatures fonamentals. Sense dubte, hi ha tot un univers de posibilitats si de veritat vos esforceu i treballeu dur pel vostre futur. 

SÓLID, LÍQUID o GAS?

Dispossats a mesurar?

A la naturalesa existeixen sustàncies molt importants que es troben habitualment en estat gaseos, com l’aire, el gas natural o el diòxid de carboni (CO₂). Les seues característiques són molt diferents dels sòlids i els líquids, i el seu estudi va ocupar a importants científics des del sigle XVII.

Quan s’introdueix un gas en un recipient, les seus partícules, en continu moviment, ocupen tot l’espai disponible. Es diu, per tot això, que els gasos tenen la forma i el volum del recipient on es troba.

Els sòlids i els líquids són fàcils de manipular. Podem medir la quantitat d’un sòlid col·locant-lo damunt d’una balança i llegint la seua massa. En el cas d’un líquid, podem intruduir-lo en una probeta y llegir el volum que ocupa. A més, tothom hi haurà escoltat parlar d’Arquímedes, qui prenent un bany, es va adonar de que es podria mesurar el volum d’un sòlid amb forma irregular sumergint-lo en una banyera.

Per contrari, resulta difícil mesurar directament la quantitat de gas que hi ha en un recipient. La majoria de les vegades, la quantitat d’un gas es determina de manera indirecta mesurant el volum del recipient en que està tancat, la temperatura a la que es troba i la pressió que fa.

El volum d’un recipient es messura en unitats de capacitat com el litre (L) o el mililitre (mL), però al sistema internacional (SI) s’utilitza el metre cúbic (m³). Malgrat això, es important ser capaç de canviar a submúltiples més pràctics a l’hora de traballar als problems. El factor de conversió és una ferramenta molt útil per aconseguir-ho.

1m³ = 1000 L       1 dm³ = 1 L      1 cm³ = 1 mL

Si el que volem messurar es la temperatura utilitzem un termómetre. Habitualment l’escala que porten aquestos aparells és Celsius (ºC), encara que el SI usa el grau Kelvin (K). La equivalència entre escales es la següent:

273 + (TºC) = T (K)

Per la seua part, mesurar la pressió requereix un aparell anomenat manòmetre. La unitat al SI és el Pascal (Pa), encara que als problemes es més frecuent utilitzar la atmòsfera (atm) o el milimetre de mercuri (mm Hg).

1 atm = 760 mm Hg = 101325 Pa

La pressió atmosfèrica es un cas concret de la pressió que causa l’aire present a l’ambient. El científic italià Torricelli (1608-1647) va fer un experiment amb mercuri per mesurar la pressió a nivell del mar.