TAREA 1: ¿QUÉ ES EL AGUA EMBOTELLADA?
«El agua embotellada es el agua destinada al consumo público pero, que a diferencia del agua del grifo, se comercializa sellada (envasada) en un recipiente adecuado, normalmente una botella de plástico.»
1.1. OBSERVA CÓMO SE REFIEREN AL AGUA EMBOTELLADA EN EL SIGUIENTE ANUNCIO:
Anuncio publicitario del agua mineral natural Verteaux (Chile)
La etiqueta indica que se trata de “agua mineral, sana y extremadamente pura”, pero ¿es verdaderamente pura el agua embotellada?
Investiguemos un poco: ¿Qué nos dice la Química sobre el agua embotellada?
Químicamente hablando el agua embotellada es una disolución.
1.1.1 ¿Qué son las disoluciones? Lee el Siguiente texto.
Imagina algo tan cotidiano como añadir un poco de sal a un vaso con agua. Habrás observado que cuando añades los cristalitos de sal al vaso con agua, pasado cierto tiempo la sal deja de verse (más rápidamente si agitas el contenido). A esta mezcla de agua y sal la llamamos disolución: ¡¡acabas de preparar una disolución de sal en agua!!
Para poder describir correctamente las disoluciones los químicos utilizan un vocabulario específico, que debes conocer.
Las sustancias que mezclas para formar la disolución se llaman componentes. En nuestro ejemplo hay dos componentes: agua y sal.
A la sustancia que se encuentra en mayor cantidad, el agua en nuestro ejemplo, se le llama disolvente. El disolvente determina el estado físico en que se encuentra la disolución (así nuestra disolución es líquida). La sustancia que se encuentra en menor cantidad, la sal en nuestro ejemplo, es el soluto. Nuestra disolución contiene un único soluto, pero podemos preparar otras disoluciones que contengan más de un soluto.
Los químicos describen el proceso diciendo que la sal (el soluto) se encuentra disuelta en el agua (el disolvente). Fíjate que en una disolución hay un disolvente, que en muchos casos es el agua, al que le añadimos uno o más solutos: disolvente + soluto (o solutos) = disolución.
«Idea clave: UNA DISOLUCIÓN ES UNA MEZCLA PORQUE CONTIENE DOS O MÁS SUSTANCIAS EN CANTIDADES VARIABLES.»
1.2 ¿QUÉ CLASE DE MEZCLA SON LAS DISOLUCIONES?
Observa las siguientes imágenes:
Tres ejemplos de mezclas
Una disolución es una mezcla de sustancias, pero¿dirías que todas estas mezclas son disoluciones? ¿Hay alguna disolución entre las mezclas anteriores? A simple vista, ¿Qué propiedad diferencia a las mezclas llamadas disoluciones del otro tipo de mezclas?
1.2.1 Consulta el siguiente enlace (no disponible) y completa el siguiente cuadro:
[]
Habrás observado que una disolución es una mezcla pero no todas las mezclas son disoluciones.
«Idea clave: UNA DISOLUCIÓN ES UNA MEZCLA, PERO UNA MEZCLA HOMOGÉNEA»
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1.3 ¿ES QUÍMICAMENTE PURA EL AGUA EMBOTELLADA? OBSERVA LAS SIGUIENTES ETIQUETAS DE VARIAS MARCAS DE AGUA EMBOTELLADA:
Como puedes apreciar no solo hay agua en la botella; disueltas en el agua aparecen otras sustancias, abundando las sales minerales: son los componentes del agua embotellada que varían de un tipo de agua a otra.
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1.4. COMENZAMOS CON UN ANUNCIO EN EL QUE PUDIMOS LEER LA FRASE “VERDADERAMENTE PURA”. ESTA FORMA DE REFERIRSE AL AGUA EMBOTELLADA ES BASTANTE FRECUENTE. PUEDES OBSERVAR QUE EN MUCHAS ETIQUETAS DE AGUA EMBOTELLADA APARECE LA PALABRA AGUA PURA.
Según lo que acabas de leer ¿cuál de las siguientes etiquetas de agua embotellada utiliza con más precisión la frase “agua pura”? Argumenta tu respuesta.
Según lo que acabas de leer ¿cuál de las siguientes etiquetas de agua embotellada utiliza con más precisión la frase “agua pura”? Argumenta tu respuesta.
1.4.1. Entonces, ¿en qué sentido utilizan los anuncios publicitarios la frase “agua pura” cuando se refieren al agua embotellada?
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TAREA 2: ¿DÓNDE ESTÁ LA SAL?
Recuerda que hemos preparado una disolución añadiendo unos cristales de sal a un vaso con agua. Durante el proceso habrás observado que la sal ha dejado de verse. ¿Qué ha pasado con la sal?
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Nuestra alumna tiene razón, la sal ni se ha ido, ni se ha evaporado, ni se ha fundido, ni se ha transformado en líquido; la sal tampoco ha desaparecido, sigue estando ahí, aunque como dice ella “de otra forma”, o como dicen los químicos “disuelta en el agua”. Sin embargo, no es posible verla, ni siquiera utilizando el más potente de los microscopios pero sabemos, que sigue ahí porque es posible recuperarla. Aunque se haya disuelto y la sal deje de verse permanece como tal en la disolución (de ahí el sabor salado), y mediante la técnica de separación adecuada podemos recuperar toda la sal que añadimos. Por eso se dice que el proceso de disolución es reversible ya que utilizando los procedimientos adecuados podemos recuperar todo el soluto disuelto.
2.1.1. Según el texto, ¿qué prueba permite confirmar que la sal “sigue ahí”?
2.2. ¿Y SI FILTRAMOS LA DISOLUCIÓN?
¿Crees que podrías recuperar la sal disuelta en el agua de esta manera? Justifica tu respuesta. Realiza la experiencia que se propone y obsérvalo.
Si ahora preparas una mezcla de agua y arena y utilizas el mismo papel de filtro anterior, ¿qué ocurrirá? Obsérvalo.
En el siguiente dibujo se representan los poros del papel de filtro que has utilizado para la filtración, aunque hemos aumentado su tamaño miles de veces. Dibuja el tamaño relativo de las “partículas” de sal y arena que explique lo que has observado.
A raíz de estas actividades trata de interpretar por qué la filtración no es una técnica adecuada para separar la sal disuelta en el agua.
2.3. BUSCANDO OTRO MÉTODO DE SEPARACIÓN: ¿Y SI EVAPORAMOS EL AGUA?
Con ayuda del profesor vas a realizar una evaporación a sequedad, utilizando una cuchara con un poco de la disolución y un mechero. Observa y describe lo que ocurre.
La evaporación del agua es el procedimiento que se utiliza en las salinas para la obtención de la sal común.
«Idea clave: ES POSIBLE SEPARAR EL SOLUTO DEL DISOLVENTE UTILIZANDO LA TÉCNICA ADECUADA»
2.4. ¿QUÉ LE HA PASADO A LA SAL? (EL PROCESO DE DISOLUCIÓN).
Para comprender cómo la sal ha llegado a disolverse en el agua tienes que pensar en “partículas”, tienes que imaginarte la estructura interna de la sal y del agua formada por partículas increíblemente pequeñas (imposibles de ver) en continuo movimiento. Nos estamos refiriendo a la naturaleza corpuscular de la materia: haz clic aquí para visualizar este movimiento interno.
La siguiente imagen te ayudará a entender el proceso de disolución:
(Tomado de Kalipedia (2010) – Santillana)
Las partículas de agua en movimiento chocan con la superficie de los cristales de sal. En ese choque arrastran a las partículas de sal que se van separando del resto rodeadas por partículas de agua. De una forma algo más técnica podemos explicarlo utilizando interacciones entre las partículas: las partículas de sal de la superficie y las partículas de agua se atraen más intensamente que las partículas de sal entre sí y las de agua entre sí; por eso las partículas de agua ejercen fuerzas lo suficientemente intensas para “arrancar” las partículas de sal de la superficie sólida y llevarlas a la disolución. Puedes observar el proceso si haces clic aquí.
Como puedes observar las partículas de sal, rodeadas por las partículas de agua, se difunden por todo el volumen de la disolución: se está produciendo la mezcla de sal en agua. Finalmente, las partículas de sal y las partículas de agua quedan distribuidas al azar y de manera uniforme por toda la disolución; además esta situación es estable y la mezcla se mantendrá así indefinidamente mientras no se cambien las condiciones en que se produjo la disolución.
«Idea clave: EL PROCESO DE DISOLUCIÓN ES UNA CONSECUENCIA DEL MOVIMIENTO Y LA INTERACCIÓN DE LAS PARTÍCULAS MICROSCÓPICAS QUE FORMAN LAS SUSTANCIAS»
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2.5. ACTIVIDAD DE AMPLIACIÓN. BASÁNDOTE EN LO QUE HAS OBSERVADO EN LAS EXPERIENCIAS ANTERIORES TRATA DE RESPONDER DE MANERA JUSTIFICADA A LAS SIGUIENTES CUESTIONES:
a) ¿Se disuelve la sal por sí sola o es necesario agitar?
b) ¿Es la disolución de sal en agua un sistema estable (inalterable)?
TAREA 3: LA COMPOSICIÓN DEL AGUA EMBOTELLADA
En la etiqueta de al lado se muestran “los ingredientes” de una marca de agua embotellada. Como puedes observar en el análisis químico conocer la composición química del agua embotellada implica conocer qué sustancias están presentes (esto es, los componentes) y en qué proporción aparecen.
Sin embargo, los químicos utilizan un lenguaje más específico y por eso, a la proporción o relación en que aparecen cada uno de los solutos en la disolución la llaman concentración. En el análisis químico de la etiqueta puedes observar las cantidades relativas, es decir, la concentración de los principales componentes presentes en el agua.
Pero, ¿qué significa concentración? Pensemos de nuevo en nuestra disolución de agua y sal. Podemos utilizar el sabor salado como un indicador de la concentración de sal en la disolución: si el agua está más salada diremos que la disolución está más concentrada.
3.1. ¿CÓMO EXPRESAMOS LA CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN? LEE EL SIGUIENTE TEXTO.
Pero ¿cómo medimos la concentración de una disolución? Fíjate en los siguientes vasos donde se ha disuelto una cantidad de sal –indicada en gramos (g)– en un determinado volumen de agua –indicado en centímetros cúbicos, cm3–.
¿De la siguiente pareja qué vaso tendrá el agua más salada?
De la siguiente pareja, ¿qué agua está más salada?
Observa que la concentración (el sabor salado) no depende solo de la cantidad de sal que lleve la disolución, depende también de la cantidad de agua utilizada. Por tanto, de una forma más general podemos obtener la siguiente conclusión: la concentración de una disolución depende de dos factores: de la cantidad de soluto añadido y del volumen de disolución preparada.
Y ahora,, ¿qué agua está más salada?
La respuesta ya no es tan directa. Estas dos disoluciones no tienen en común ni la cantidad de sal disuelta ni la cantidad de agua. Entonces, ¿cómo podemos comparar la concentración de estas dos disoluciones?
Una forma de hacerlo sería tomar el mismo volumen de cada disolución, por ejemplo, un litro (1 L) y comparar la cantidad de soluto (expresada en gramos) que hay disuelto. De esta manera estaríamos expresando la concentración de la disolución en gramos de soluto por litro de disolución, o abreviadamente “gramos por litro” (g/L).
A continuación, vamos a hallar la concentración de cada una de las disoluciones anteriores y vamos a expresarla en “gramos por litro”:
(Recuerda que 1 L = 1000 cm3 = 1000 mL)
Ambas disoluciones tienen la misma concentración, es decir, el agua es igual de salada.
Si conocemos la masa en gramos de soluto disuelto y el volumen final de disolución podemos hallar la concentración de la disolución utilizando la siguiente expresión:
3.2 EXPRESA EN GRAMOS POR LITRO LA CONCENTRACIÓN DE LAS SIGUIENTES DISOLUCIONES E INDICA DE CADA PAREJA QUÉ VASO CONTENDRÁ EL AGUA MÁS SALADA:
3.3. VUELVE A FIJARTE EN LA ETIQUETA DE AGUA EMBOTELLADA DEL INICIO:
a) ¿En qué unidad se expresa la concentración de cada sustancia disuelta?
b) Indica los tres solutos que presentan una mayor concentración.
c) Si bebieras un vaso de 200 cm3 de esta agua, ¿cuántos gramos de “calcio” estarías ingiriendo?