Sustancias puras

            Denominamos sustancia pura a aquella que conserva la misma composición química en todas sus extensiones. Bajo esta definición, podemos incluir a las mezclas homogéneas como sustancias puras.

            También podemos considerar como una sustancia pura a una mezcla de dos fases (por ejemplo líquido y vapor) de una sustancia pura mientras conserven la misma composición química. Este no es el caso de las mezclas homogéneas porque constan de distintas sustancias con distintos puntos de ebullición. Imagine una mezcla homogénea en un recipiente con una fase liquida y una gaseosa, resulta evidente que la fase gaseosa tendrá más concentraciones de los componentes que se evaporan con mayor facilidad por lo que la composición química no permanece constante. Ejemplificado esto, establecemos que una mezcla homogénea solo se considera como una sustancia pura cuando solo se presenta en una sola fase.

Fases de las sustancias puras

            Dependiendo de la temperatura y de la presión, una sustancia pura puede existir en diferentes fases. Las fases con las que más estamos familiarizados son: solido, liquido y gas, puede darse el caso de una sustancia pura que presente subfases de una fase principal (diferentes tipos de solido por ejemplo). Las fases se diferencian entre sí por su composición (orden) molecular, además, son homogéneas y se separan de otras fases por una ‘’superficie-frontera’’.

            Para nuestros fines no requerimos conocer las estructuras moleculares pero si es importante entender el comportamiento de estas moléculas en cada fase.

            En un sólido, las moléculas se enlazan entre sí de manera fuerte pues no se encuentran muy separadas entre sí, además se ordenan en un patrón 3D formando figuras geométricas a las cuales denominamos redes. Estas redes se repiten hasta formar un cuerpo. Las moléculas se mantienen en su lugar ya que a la distancia a la que están experimentan fuerzas de atracción que se convertirían en repulsión si se acercaran mas entre sí. Aunque estén relativamente estáticas en su lugar, estas moléculas oscilan (vibran). Estas oscilaciones aumentan con la temperatura y pueden alcanzar un punto en el que el movimiento es tanto que disminuye la atracción entre las moléculas lo que ocasiona que grupos de moléculas se separen del resto dando lugar a la fusión.

            Concluida la fusión, nuestra sustancia se convertirá en un líquido. En esta fase los espacios entre las moléculas no son tan distintos a los del sólido, pero ya no existe un orden y son capaces de moverse con libertad. Si aumentamos aun más la temperatura llegaremos al punto de evaporación.

            Cuando un liquido se evapora por completo se convierte en un gas cuyas moléculas están bastante apartadas en comparación a las otras dos fases, se mueven al azar chocando entre si y contra el recipiente que los contiende. Todo esto se debe a la gran cantidad de energía que contienen (calor).

            Los líquidos y los gases comparten la característica de que pueden tomar la forma del recipiente que los contiene, pero los líquidos tienen un volumen definido que no cambiara a diferencia de los gases que se expenderán si se les da la oportunidad.

Cambios de fase

            Para que una sustancia cambie de fase se requiere una cierta cantidad de calor conocida como calor latente. Esta energía no influye en la temperatura de la sustancia ya que es absorbida o liberada por ella para que el cambio de fase de a lugar. Este cambio ocurre dependiendo de la temperatura y la presión.