Clase digital 6. Métodos de separación de mezclas

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Métodos de separación de mezclas

Introducción

¡Hola! 

Espero te encuentres muy bien y con buen ánimo para seguir complementando tu aprendizaje. Como siempre te brindo la bienvenida a la clase y deseo que tengas mucho éxito en todo aquello que realices. 

En este punto hemos aprendido muchas cosas sobre materia y energía y cómo clasificar la materia. Aprendimos que la materia puede presentarse en forma de sustancias puras o mezclas. Estas últimas resultan importantes ya que en la naturaleza son las que más abundan y muchas veces es necesario separar algunos de sus componentes ya que son valiosos para ciertas aplicaciones o también cuando es necesario purificar alguna sustancia. 

En la minería se utilizan diversas técnicas para separar los metales que se encuentran en el mineral, también resulta útil conocer métodos de separación de sustancias que contaminan el agua de manera que obtengamos este líquido en las mejores condiciones para su consumo. 

Aquí aprenderemos diversos métodos para separar los componentes en las mezclas. Te invito a conocerlos.

Figura 1. Diagrama de un sistema de separación de mezclas.

Desarrollo del tema

Como ya lo hemos analizado anteriormente existen muchos tipos de mezclas y para los químicos resulta importante conocer técnicas que permitan separar los componentes sin alterar las propiedades de estos. Al no buscar cambios en sus propiedades se requiere emplear procesos físicos de separación. Existen diversos tipos los cuales deberán ser usados de acuerdo con el tipo de mezcla y sus componentes. En un inicio resulta útil saber qué tipo de sustancia queremos separar y cuáles de sus propiedades podemos aprovechar, también es necesario tomar en cuenta el estado de agregación en el que se encuentra la mezcla.

  • Evaporación

Podemos utilizar la evaporación para separar una mezcla en estado líquido donde el componente que buscamos es un sólido disuelto, es decir, se utiliza en mezclas homogéneas. para este método es necesario que el punto de fusión de la sustancia líquida sea menor que el punto de ebullición del sólido, de esta forma al calentar la disolución el líquido se evapora dejándonos únicamente con el sólido. Con este método podemos separar la sal disuelta en el agua de mar, por ejemplo.

Figura 2. La evaporación se emplea para la separación de la sal del agua de mar.
  • Cristalización

En disoluciones donde el punto de fusión del sólido es menor que el punto de ebullición de líquido, se puede emplear la cristalización. En este método la mezcla se calienta dejando evaporar una parte del líquido y luego dejándola enfriar lo que permite que el sólido se precipite formando cristales los cuales pueden ser separados posteriormente por otros métodos como la filtración. Este método se puede utilizar para separar el azúcar disuelta en el agua.

Figura 3. Formación de cristales en el laboratorio.
  • Filtración

Un método muy común y que hemos utilizado cotidianamente es la filtración con la cual podemos separar mezclas heterogéneas donde un sólido insoluble está en un líquido. La mezcla se hace pasar por una superficie porosa que permite el paso del líquido y retiene el sólido. Esto lo podemos observar cuando preparamos café en una cafetera donde el papel filtro retiene los granos insolubles de café y deja pasar el líquido. En el laboratorio existen diversos papeles filtro con tamaños de poro conocidos que permiten purificar partículas sólidas de distintos tamaños.

Figura 4. Filtración por gravedad en frío.
  • Decantación

En la decantación se separan mezclas heterogéneas donde hay líquidos de diferentes densidades o mezclas entre sólidos insolubles en un líquido. Podrás imaginar un frasco de agua con arena y rocas, la mejor forma de separarlo es dejar reposar la mezcla de manera que las partículas pesadas de arena y roca se depositen en el fondo posteriormente con mucho cuidado se puede extraer el líquido o absorberlo de alguna manera. Para separar 2 líquidos con diferentes densidades, en los laboratorios comúnmente se utiliza un embudo de decantación en el cual se sedimentan los líquidos más densos en la parte inferior y gracias a una llave podemos dejar salir estos líquidos primero dejando los menos densos al final dentro del embudo.

Figura 5. Embudo de decantación para separar mezclas líquidas.
  • Imantación

Para la imantación es necesario que uno de los componentes de la mezcla tenga propiedades magnéticas y el resto de los componentes no. Para este método se hace pasar un imán sobre la superficie de la mezcla y el material magnético se adhiere a él separándolo del resto.

Figura 6. Separación de material magnético con un imán.
  • Destilación

En la destilación se separan 2 o más líquidos en una mezcla los cuales tienen diferentes puntos de ebullición. se debe contar con un sistema de destilación que permite calentar la mezcla para que la sustancia con el punto de ebullición más bajo se evapore y posteriormente se condense y se ha arrastrado para su recuperación al final del sistema, de manera que la mezcla contenga cada vez menos de este componente. Este proceso se repite hasta tener la sustancia o sustancias puras deseadas. La destilación se utiliza para la purificación de bebidas alcohólicas que puedan contener sustancias tóxicas no aptas en el producto final, la destilación permite tener un producto con concentraciones adecuadas y consistentes.

Figura 7. Sistema de destilación simple y sus partes. Nota. 1: Fuente de calor 2: Matraz de fondo redondo 3: Cabezal fijo 4: Termómetro / Temperatura de punto de ebullición 5: Condensador 6: Agua de enfriamiento en 7: Salida de agua de enfriamiento 8: Destilado / matraz de recepción 9: Vacío / entrada de gas 10: receptor fijo 11: control de calor 12: control de velocidad del agitador 13: agitador / placa de calentamiento 14: baño de calentamiento (aceite / arena) 15: medios de agitación, por ejemplo (Figura), virutas de ebullición o agitador mecánico 16: baño de enfriamiento.1​

Revisa el siguiente enlace para conocer más detalles y otros métodos de separación de mezclas importantes.

Conclusión

Para concluir, existen muchos tipos de mezclas en la naturaleza y para los químicos es importante conocer cómo separarlas y obtener algunos de sus componentes. Muchas veces algún componente en una mezcla es valioso como los metales en los minerales, otras veces nos permite purificar sustancias necesarias como el agua.

Para cada mezcla debe existir alguna metodología que se pueda aplicar para separar sus componentes, por lo cual es necesario conocer las características de la sustancia que se busca purificar, como sus estados de agregación, por ejemplo, con base en esto podemos elegir la mejor metodología para obtener una separación eficiente.

Muchas de estas metodologías, se usan cotidianamente como al colar el espagueti cuando ya se coció o al preparar un café en una cafetera, te invito a que observes y analices todos estos procesos, recuerda consultar los enlaces y el vídeo de la práctica. 

Has concluido la sexta clase ¡muchas felicidades por tu esfuerzo! Ahora toca el turno de realizar la tarea y enviarla como se te indica. Te encuentro en tu siguiente clase, hasta pronto.

Fuentes de información