Sustancia química

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El agua y el vapor de agua son dos fases de una misma sustancia química: se diferencian en su estado de agregación (líquido y gas respectivamente).

Una sustancia química[1]​ es una clase particular de materia homogénea cuya composición es fija[2]​ y químicamente definida.[3]​ Se compone por las siguientes entidades: moléculas, unidades formulares y átomos.[4]

A veces, la palabra sustancia se emplea con un sentido más amplio, para referirse a la clase de materia de la que están formados los cuerpos. Los químicos, por lo general, restringen el empleo de la palabra sustancia al sentido dado por la definición anterior.

Las sustancias se pueden diferenciar una de otra por su estado a la misma temperatura y presión, es decir, pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. También se pueden caracterizar por sus propiedades físicas, como la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición y solubilidad en diferentes disolventes.[5]​ Además estas distintas propiedades son específicas, fijas y reproducibles a una temperatura y presión dada.[6][7][8]

Una sustancia no puede separarse en otras por ningún medio físico.[9]​ Estas sustancias pueden clasificarse en dos grupos: sustancias simples y sustancias compuestas o compuestos. Las sustancias simples están formadas por átomos de un mismo tipo, es decir de un mismo elemento, y los compuestos están formados por dos o más tipos de átomos diferentes.[10]

Toda sustancia puede sufrir tres tipos de cambios: físicos, fisicoquímicos y químicos. En los cambios físicos no hay ninguna transformación química de las sustancias, solo de su forma, por ejemplo, comprimir un gas o romper un sólido. En los cambios fisicoquímicos tampoco hay una transformación química, sino solo cambios de agregación, por ejemplo, fundir un metal o disolver sal en agua. Por último, cuando se lleva a cabo un cambio químico, una sustancia se transforma en otra totalmente diferente, por ejemplo, oxidar un alambre metálico, o cuando reacciona un ácido con un álcali.[5]

Aquí se muestran los cambios del hierro: físico cuando es cortado, fisicoquímico cuando es fundido para darle una nueva forma y químico cuando se oxida.

Clasificación[editar]

Las sustancias se pueden clasificar en sustancias puras y mezclas.

Mezcla heterogénea donde se distinguen dos fases.

Se nombra sustancia pura a aquella que no se puede descomponer en otras mediante procedimientos físicos, ya sea con elementos o compuestos[11]​ (como calentamiento o exposición a un campo magnético y otros). Es posible que la sustancia pura se descomponga mediante reacciones químicas; si se descompone en más de un elemento químico, se dice que la sustancia es pura compuesta; en caso contrario, se dice que es una sustancia pura simple.

Se llama mezcla al resultado de la combinación de varias sustancias puras, resultando una mezcla homogénea o heterogénea y es posible la separación de estas mediante procedimientos físicos (destilación, evaporación, suspensión y filtración) y mecánicos (decantación e imantación).

Se dice mezcla homogénea a aquella en la que las propiedades intensivas son las mismas en toda la mezcla; es de apariencia uniforme y tiene las mismas propiedades en su conjunto (por ejemplo, sal disuelta en agua).

Existe un método, que se apoya en el efecto Tyndall, que permite determinar con facilidad si se trata de una mezcla homogénea. Para que una mezcla se pueda considerar homogénea no se deben poder observar partículas en suspensión al iluminar la mezcla mientras se observa en dirección perpendicular a la del haz de luz.

Se dice mezcla heterogénea a aquella en la que las partes mantienen propiedades intensivas diferentes (por ejemplo, arena mezclada con aserrín).


Historia[editar]

Tabla de afinidades de Geoffroy

Una de las primeras fue el modelo aristotélico-escolástico introducido por los filósofos griegos, en este estudio se discutían los constituyentes básicos de la materia propuestos por Empédocles: agua, aire, tierra y fuego, así como las cuatro cualidades que tenía la materia en relación con estos elementos: fría, caliente, mojado y seco.[12]

Después Paracelso en el siglo XVI, generó el término pureza, este concepto estaba relacionado con la destilación y la distinción entre el caput mortuum o sustancias mezcladas, con los espíritus destilados refiriéndose a las sustancias sin impurezas.[13]

La primera ocasión en la que el término sustancia fue presentado ante una audiencia científica ocurrió en 1718 cuando Étienne François Geoffroy presentó la tabla de afinidades de las sustancias que sirvió como faro de la química durante todo el siglo XVIII.[14]

El concepto de sustancia química se estableció a finales del siglo XVIII con los trabajos del químico Joseph Proust sobre la composición de algunos compuestos químicos puros tales como el carbonato cúprico.[15]​ Proust dedujo que:

Todas las muestras de un compuesto tienen la misma composición; esto es, todas las muestras tienen las mismas proporciones, por masa, de los elementos presentes en el compuesto.

Esto se conoce como la ley de las proporciones definidas, y es una de las bases de la química moderna.

A principios del siglo XIX se dispuso de una representación microscópica general de las sustancias, en cualquier estado, y los cambios sustanciales en las reacciones químicas, tarea a la que contribuyó especialmente John Dalton.[14]

Otros usos del término[editar]

En filosofía[editar]

Sustancia es el término acuñado por Aristóteles para referirse al sustrato básico en donde se asientan los accidentes, a aquello cuya esencia le compete ser (existir) en tanto que es algo (cosa).

Descartes denominó sustancia a todo aquello que no necesita de ninguna otra cosa para existir.[16]

En otros ámbitos[editar]

  • En el mundo de la comida:
    • Se le llama así, en general, a los ingredientes nutritivos de los alimentos.
    • En Nicaragua le llaman sustancia al consomé.
    • En Paraguay le llaman sustancia a un alimento elaborado con leche, huevo y azúcar que se ofrece a las personas convalecientes.
  • Coloquialmente, se dice que una persona no tiene sustancia cuando no muestra un comportamiento juicioso o madurez.[1]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b Real Academia Española y Asociación de Academias de la Lengua Española (2014). «sustancia». Diccionario de la lengua española (23.ª edición). Madrid: Espasa. ISBN 978-84-670-4189-7. Consultado el 28 de febrero de 2016. 
  2. Morris, Hein (2005). Fundamentos de química (11 edición). Thomson. p. 48. 
  3. Becerra, John W. Moore ... [et al.] ; tr. M. en C. Roberto Luis Escalona García ; rev. técnica María del Consuelo Hidalgo Mondragón ; colaboración especial Armando Martín (2000). El mundo de la química : conceptos y aplicaciones (2a. ed. edición). México: Addison Wesley Logman. ISBN 968-444-365-X. 
  4. «IUPAC Goldbook: Chemical substance» (en inglés). Consultado el 24 de septiembre de 2015. 
  5. a b Nelson, Peter (2003). «Basic chemical concepts». Chemistry Education Research and Practice 4 (1): 19-24. 
  6. Jensen, William (1998). «Logic, History, and the Teaching of Chemistry: Does Chemistry Have a Logical Structure?». Journal of Chemical Education 75 (6): 679-687. 
  7. Jensen, William (1998). «Logic, History, and the Teaching of Chemistry: Can We Unmuddle the Chemistry Textbook?». Journal of Chemical Education 75 (7): 817-828. 
  8. Jensen, William (1998). «Logic, History, and the Teaching of Chemistry: One Chemical Revolution or Three?». Journal of Chemical Education 75 (8): 961-969. 
  9. Ebbing, D. D.; Gammon, S. D. General Chemistry, 7th ed., p12, Houghton Mifflin, Boston, Massachusetts, 2002.
  10. Nelson, Peter (2002). «Teaching Chemistry Progressively: From Substances to Atoms and Molecules, to Electrons and Nuclei». Chemistry Education: Research and Practice 3 (2): 215-228. 
  11. Morris, Hein (2005). Fundamentos de química (11 edición). Thomson. p. 47. 
  12. Furió-Más, Carles; Domínguez-Sales, María Consuelo (2007). «Problemas históricos y dificultades de los estudiantes en la conceptualización de sustancia y compuesto químico». Enseñanza de las Ciencias 25 (2): 241-258. 
  13. Klein, Ursula (2012). «Objects of inquiry in classical chemistry: material substances». Foundations of Chemistry 14 (1): 7-23. 
  14. a b Garritz, Andoni; Sosa, Plinio; Hernández-Millán, Gisela; López-Villa, Norma Mónica; Nieto-Calleja, Elizabeth; Reyes-Cárdenas, Flor de María; Robles-Haro, César (2013). «Una secuencia de enseñanza/aprendizaje para los conceptos de sustancia y reacción química con base en la Naturaleza de la Ciencia y la Tecnología». Educación Química 24 (4): 439-450. 
  15. Hill, J. W.; Petrucci, R. H.; McCreary, T. W.; Perry, S. S. General Chemistry, 4th ed., p37, Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 2005.
  16. Per substantiam nihil aliud intelligere possumus quam rem quae ita existit, ut nulla re indigeat ad existendum'. Principia philosophiae, I, 51

Bibliografía[editar]

  • Moléculas en una exposición de Jhon Emsley, Península, 2001.

Enlaces externos[editar]