Sustancias puras y mezclas: homogéneas, heterogéneas y coloides

Esta lección es parte de Temario de Química de Décimo año Lección 1 de 14

Por Andrea del Carmen actualizado el 27 de octubre de 2026 12 min de lectura

El aire, el café chorreado, la leche, el agua de mar y el azúcar son materia, pero no están hechos de lo mismo. Algunos materiales son una sola sustancia; la mayoría son mezclas. En esta lección vas a clasificar la materia en sustancias puras (elementos y compuestos) y mezclas (homogéneas y heterogéneas, entre ellas los coloides), a reconocer el efecto Tyndall, a escoger un método para separar cada mezcla y a distinguir sustancias naturales y sintéticas, como pide el programa de Química del MEP para décimo año.

Definición

Una sustancia pura es materia de composición constante: cualquier muestra tiene la misma composición y las mismas propiedades. Puede ser un elemento o un compuesto. Una mezcla está formada por dos o más sustancias que pueden estar en cantidades variables y que conservan sus propiedades; por eso se pueden separar por métodos físicos, como la filtración o la evaporación.

Sustancias puras: elementos y compuestos#

Un elemento es una sustancia pura que no se puede descomponer en sustancias más simples mediante cambios químicos, como el hierro (Fe), la plata (Ag), el oro (Au), el aluminio (Al), el azufre (S), el oxígeno (O) y el cobre (Cu).

Un compuesto, según el glosario del programa de Química del MEP, es una sustancia pura formada por dos o más elementos, con una composición definida, que puede descomponerse en sustancias más sencillas mediante métodos químicos. El agua (H₂O), el cloruro de sodio (NaCl), el dióxido de carbono (CO₂) y la sacarosa o azúcar de mesa (C₁₂H₂₂O₁₁) son compuestos.

Ejemplo. Según el libro abierto Química 2ed, de OpenStax, cualquier muestra de sacarosa tiene, en masa, 42,1 % de carbono, 6,5 % de hidrógeno y 51,4 % de oxígeno. ¿Cuántos gramos de carbono hay en 50 g de sacarosa?

Solución. El 42,1 % de 50 g es 50 · 42,1 ÷ 100 = 21,05 g de carbono, sin importar de dónde venga la sacarosa, porque un compuesto tiene composición constante. Los tres porcentajes suman 100 %.

«Agua pura»: el sentido químico y el comercial#

El agua embotellada que se anuncia como «pura» es apta para beber, pero casi siempre lleva disueltas pequeñas cantidades de sales minerales y de gases del aire: químicamente es una mezcla homogénea. Lo más cercano a la sustancia pura agua es el agua destilada, que se obtiene al hervir agua y condensar el vapor; las sales quedan atrás.

Las mezclas y sus características#

Característica	Sustancia pura	Mezcla
Composición	Constante	Variable
Componentes	Uno solo: un elemento o un compuesto	Dos o más sustancias
Propiedades	Fijas, como la temperatura de fusión	Dependen de la proporción de los componentes
Separación	Un compuesto solo se descompone por métodos químicos	Por métodos físicos

Según la NOAA, la agencia oceánica y atmosférica de Estados Unidos, el aire seco tiene 78,084 % de nitrógeno, 20,946 % de oxígeno y 0,934 % de argón, entre otros gases, y las cantidades exactas varían un poco de un día a otro. Además, lleva vapor de agua, que en climas tropicales se acerca al 4 %. Aun así, se ve igual en todos sus puntos: es una mezcla homogénea.

Ejemplo. ¿Qué porcentaje del aire seco forman juntos el nitrógeno y el oxígeno?

Solución. 78,084 % + 20,946 % = 99,03 %, alrededor del 99 %. El resto, cerca del 1 %, es sobre todo argón.

Mezclas homogéneas: las disoluciones#

Una mezcla homogénea tiene una composición uniforme: se ve una sola fase y cualquier porción tiene la misma composición. Son las disoluciones, en las que el soluto está repartido en el disolvente en partículas muy pequeñas (iones o moléculas); las estudiarás en undécimo, en disoluciones y solubilidad. Ejemplos:

El aire limpio, una mezcla de gases.
El agua de mar filtrada. Según la NOAA, cerca del 3,5 % de su peso corresponde a sales disueltas.
El vinagre (ácido acético en agua) y las bebidas deportivas.
Muchas aleaciones, como el bronce (cobre y estaño) y el latón (cobre y cinc).

Ejemplo. ¿Cuántos gramos de sales quedan al evaporar por completo 5 kg de agua de mar con la salinidad promedio que da la NOAA?

Solución. El 3,5 % de 5000 g es 5000 · 3,5 ÷ 100 = 175 g de sales; los otros 4825 g, de agua, se van como vapor.

Mezclas heterogéneas: groseras y coloides#

En una mezcla heterogénea la composición no es igual en todos sus puntos. El programa del MEP distingue las mecánicas o groseras y los coloides.

Mezclas mecánicas o groseras#

Sus componentes se distinguen a simple vista o con una lupa: el granito, el gallo pinto o el aceite sobre el agua. Si hay partículas que se asientan al dejar la mezcla en reposo, como en el agua turbia de un río después de un aguacero, se habla de una suspensión; por eso una «suspensión oral» se agita antes de tomarla.

Coloides#

En un coloide, las partículas son más grandes que la mayoría de las moléculas simples, pero lo bastante pequeñas para no asentarse en reposo. Parecen homogéneos (la leche se ve igual en todo el vaso). El programa del MEP los ubica entre las heterogéneas; es su convención, pues otros textos, como OpenStax, los tratan como intermedios entre disoluciones y suspensiones. Tienen una fase dispersa (las partículas) y un medio de dispersión. Ejemplos de la tabla de coloides de OpenStax:

Fase dispersa	Medio de dispersión	Nombre	Ejemplos
Líquido	Gas	Aerosol	Nubes, niebla, bruma
Sólido	Gas	—	Humo, polvo en el aire
Líquido	Líquido	Emulsión	Leche, mayonesa, mantequilla
Sólido	Líquido	Sol	Almidón en agua, algunas tintas y pinturas
Líquido	Sólido	Gel	Jaleas, geles, ópalo
Gas	Líquido	Espuma	Crema batida, claras de huevo batidas

La leche es una emulsión de grasa en agua: la caseína, una proteína, mantiene repartidas las gotitas; en la mayonesa, el aceite se mantiene repartido en el vinagre gracias a componentes de la yema de huevo. Esas sustancias son emulsificantes.

Cómo distinguirlas: el reposo, el filtro y el efecto Tyndall#

Prueba	Disolución	Coloide	Suspensión
En reposo	No se separa	No se separa	Las partículas se asientan
Con papel de filtro	Todo pasa	Las partículas pasan	Las partículas quedan en el filtro
Haz de luz de lado	No se ve el camino de la luz	Se ve el haz: efecto Tyndall	Se ve el haz mientras haya partículas suspendidas

El efecto Tyndall es la dispersión de la luz por las partículas de un coloide, que son lo bastante grandes para desviarla. Por eso se ve el haz de los focos de un carro en la neblina o un rayo de sol en un cuarto con polvo: lo que se ve es la luz desviada por las gotitas o el polvo.

Ejemplo. Tres vasos tienen agua con sal disuelta, agua con unas gotas de leche y agua con tierra recién agitada. Si se atraviesan de lado con un puntero láser, ¿en cuáles se ve el camino del haz?

Solución. En el agua con sal no se ve: es una disolución y sus iones son tan pequeños que casi no dispersan la luz. En el agua con leche se ve una línea de luz: es un coloide y muestra el efecto Tyndall. En el agua con tierra se ve mientras las partículas estén suspendidas, pero al rato se asientan: es una suspensión. Un láser nunca se apunta a los ojos.

Casos que confunden#

La leche se ve homogénea, pero es un coloide.
El aire limpio es una mezcla homogénea; el humo que puede llevar es un coloide.
La sangre es heterogénea: en una centrífuga, las células se separan del plasma (repasa el sistema circulatorio).
El agua destilada se considera una sustancia pura, y el agua embotellada, una disolución, aunque se vean iguales.

Métodos para separar mezclas#

Los componentes de una mezcla se separan aprovechando alguna diferencia entre ellos: el tamaño de las partículas, la densidad, la temperatura de ebullición o el magnetismo. Son métodos físicos: no cambian la identidad de las sustancias.

Método	Se basa en	Ejemplo
Tamizado	Tamaño de partículas sólidas	Separar piedritas de la arena con una zaranda
Filtración	El sólido no pasa por el filtro	Chorrear café: el polvo queda en la bolsa
Decantación	Densidad, dejando reposar	Separar el aceite del agua
Evaporación	El líquido se evapora y el sólido queda	Obtener sal del agua de mar
Destilación	Temperaturas de ebullición; el vapor se condensa	Obtener agua destilada
Imantación	Un imán atrae a un componente	Separar limaduras de hierro de la arena
Centrifugación	El giro rápido lleva al fondo lo más denso	Separar las células del plasma
Cromatografía	Los componentes avanzan a distinta velocidad sobre un papel	Separar los pigmentos de una tinta

Ejemplo. Se tienen 50 g de una mezcla de arena y sal. Se agrega agua, se agita, se filtra y se seca la arena del papel: pesa 38 g. Luego se evapora el agua filtrada. ¿Cuánta sal se recupera y qué porcentaje de la mezcla era sal? (Datos inventados.)

Solución. La arena queda en el filtro y la sal pasa disuelta y queda al evaporar el agua. Como estos procesos no crean ni destruyen materia, la sal es 50 − 38 = 12 g, el 12 ÷ 50 · 100 = 24 % de la mezcla. Se combinaron la filtración y la evaporación.

Un compuesto no se separa así: si se calientan limaduras de hierro con azufre, reaccionan y forman sulfuro de hierro, un compuesto que ya solo se descompone por métodos químicos.

Sustancias naturales y sintéticas: vitaminas, medicamentos y drogas#

Una sustancia natural se obtiene de seres vivos o de minerales; una sintética se fabrica mediante reacciones químicas en un laboratorio o una industria. El origen no cambia la identidad de una sustancia pura: un compuesto tiene la misma composición, venga de donde venga.

Vitaminas. La vitamina C, o ácido ascórbico, está en frutas y verduras; MedlinePlus menciona entre las frutas con más vitamina C el kiwi, el mango, la papaya y la piña. Una pastilla de vitamina C es una mezcla: lleva el ácido ascórbico y otros ingredientes.
Medicamentos. Muchos se fabrican por síntesis química y otros se extraen de plantas o de hongos. Un jarabe es una mezcla: el principio activo es solo uno de sus componentes.
Drogas. El programa del MEP menciona el alcohol, la marihuana, las anfetaminas y las metanfetaminas, de origen natural o sintético. Según la OMS, las bebidas alcohólicas contienen etanol, una sustancia psicoactiva y tóxica que puede causar dependencia. MedlinePlus describe la marihuana como una mezcla de partes secas de la planta de cannabis, cuyo tetrahidrocannabinol (THC) causa los efectos psicoactivos. El NIDA, instituto de Estados Unidos sobre el abuso de drogas, describe la metanfetamina como un estimulante sintético, fabricado en laboratorio, con un potencial de adicción elevado.

Para la salud, natural no significa inofensivo y sintético no significa dañino. El etanol se produce por fermentación, un proceso natural, y aun así es tóxico; muchas vitaminas y medicamentos sintéticos cuidan la salud si se usan según la indicación médica.

Ponte a prueba#

¿Cómo se clasifican el oxígeno, el agua destilada, el aire, la mayonesa y el granito?#

El oxígeno es una sustancia pura y, además, un elemento. El agua destilada también se considera una sustancia pura, pero es un compuesto, formado por hidrógeno y oxígeno. El aire es una mezcla homogénea, una disolución de gases. La mayonesa es un coloide, una emulsión de aceite en vinagre. El granito es una mezcla heterogénea grosera, porque se distinguen a simple vista sus minerales.

¿Por qué la leche es un coloide y no una disolución, si se ve igual en todo el vaso?#

Porque sus partículas, las gotitas de grasa, son mucho más grandes que los iones o las moléculas de una disolución, aunque no tanto como para asentarse. Por eso, si se atraviesa con un haz de luz un vaso de agua con unas gotas de leche, se ve el camino de la luz: es el efecto Tyndall, que una disolución no muestra. La leche es una emulsión de grasa en agua.

¿Qué métodos usarías para separar una mezcla de arena, sal y limaduras de hierro?#

Primero, imantación: un imán atrae las limaduras de hierro y deja la arena y la sal. Luego se agrega agua para que la sal se disuelva y se filtra: la arena queda en el papel y la sal pasa disuelta. Por último, se evapora el agua del líquido filtrado y la sal queda en el recipiente. Así se separan los tres componentes sin cambiar su identidad.

¿Cuántos gramos de sales se obtienen al evaporar por completo 3 kg de agua de mar?#

Según la NOAA, cerca del 3,5 % del peso del agua de mar corresponde a sales disueltas. El 3,5 % de 3000 g es 3000 · 3,5 ÷ 100 = 105 g de sales. Es un valor aproximado, porque se calculó con la salinidad promedio del océano.

¿Qué porcentaje de hierro tenía una mezcla de 120 g de hierro y azufre si con un imán se separaron 45 g de hierro?#

El hierro separado es 45 g de los 120 g de la mezcla, así que su porcentaje es 45 ÷ 120 · 100 = 37,5 %. El azufre es el resto: 120 − 45 = 75 g, el 62,5 %. Se pudo separar con un imán porque era una mezcla: si se hubiera calentado hasta formar sulfuro de hierro, ya no se podría separar así.