Introducción
Muchas veces vemos los elementos de laboratorio y las teorías científicas como algo confuso y que sólo los expertos en estos campos pueden entender, pero siendo francos, nosotros aplicamos los principios de la ciencia diariamente, al evitar caminar por un sitio mojado ya que el agua reduce la fricción y aumenta las probabilidades de caerse, o cuando lavamos los alimentos y nuestras manos para así no contagiarnos de ninguna enfermedad.
Pero es en la cocina cuando más utilizamos estos principios, al preparar un café, al hervir una olla con agua, cuando preparamos ensaladas, etc. Lo que más hacemos en la cocina es hacer mezclas.
Por esta razón debemos conocer los tipos de mezclas que existen y que debemos hacer en caso de que queramos obtener los componentes de una de ellas, y en este trabajo expondremos esa información.
Justificación
Es importante ampliar nuestra cultura general, así no deseemos profundizar en la química, ya que estos conocimientos pueden ser aplicados de forma práctica en nuestra cotidianidad haciendo nuestras vidas más sencillas.
Cuando conocemos los métodos de separación de mezclas ya no será un desafío tratar de separar las lentejas que por accidente se mezclaron con la harina, y en lugar de estar separando una por una, lo cual es un procedimiento muy tedioso, podemos aplicar un algún método de separación de mezclas más efectivo, como lo es el tamizado.
De esta forma ahorraremos tiempo y energía, y además de eso aumentaremos nuestra capacidad de resolución de problemas.
Objetivos
Objetivo general:
Definir los diversos métodos de separación de mezclas con su respectiva definición y condiciones las cuales definan el método a utilizar.
Objetivos específicos:
- Comparar los distintos métodos de separación de muestras y en que condiciones pueden ser usados cada uno.
- Mostrar la aplicabilidad de los métodos de separación de mezclas en situaciones cotidianas.
- Definir los instrumentos que son utilizados en la separación de mezclas.
Fundamento teórico
En este trabajo se quiere mostrar las definiciones de los métodos de separación de mezclas, de una forma simple y clara, se expondrá el hecho de que para utilizar cierto método de separación es necesario conocer las propiedades de la mezcla y cual es el resultado que queremos obtener, y por esto se definirá en primer lugar el concepto de mezcla, los tipos de mezclas que existen y como pueden ser separados sus componentes según sus características.
Marco teórico
Mezclas
Una mezcla es un sistema constituido por diversos componentes, estas están formadas por varias sustancias pero no mantienen interacciones químicas.
Las mezclas pueden ser de dos formas, homogéneas y heterogéneas:
Mezclas Homogéneas
Las mezclas homogéneas son aquellas en las que los componentes de la mezcla no son identificables a simple vista. Un ejemplo de una mezcla homogénea es el aire, ya que está formado por varios componentes como el oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases en menor cantidad.
Mezcla Heterogénea
Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no uniforme en la cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Un ejemplo de una mezcla heterogénea es una ensalada.
¿Pero que sucede cuando necesitamos separar cierto componente de una mezcla? En estas circunstancias es cuando utilizamos los métodos de separación de mezclas.
Métodos de separación de mezclas
Los métodos de separación de mezclas son aquellos procesos por los cuales es posible separar los compuestos o sustancias que componen una mezcla. Por lo general el método a utilizar depende del tipo de mezcla, de los componentes que la conforman y sus propiedades particulares, así como las diferencias más importantes entre las fases.
¿Qué es la separación de mezclas?
La separación es la operación en la que una mezcla se somete a algún tratamiento que la divide en al menos dos sustancias diferentes. En el procesos de separación, las sustancias no sufren cambios químicos.
Propiedades que se aprovechan para la separación
Algunas de la propiedades físicas que son tomadas en cuenta para utilizar un método de separación de mezclas son: el punto de ebullición, la solubilidad, la densidad, magnetismo, etc.
Los métodos de separación de mezclas son los siguientes:
Decantación
En la decantación se separa un sólido o líquido más denso de otro fluido (líquido o gas) menos denso y que por lo tanto ocupa la parte superior de la mezcla.
El aparato utilizado, que se muestra en la fotografía, se llama ampolla o embudo de decantación. La decantación es el método de separación más sencillo, y comúnmente es el preámbulo a utilizar otros más complejos con la finalidad de lograr la mayor pureza posible.
Para separar dos fases por medio de decantación, se debe dejar la mezcla en reposo hasta que la sustancia más densa se sedimente en el fondo. Luego dejamos caer el líquido por la canilla, cayendo en otro recipiente, dejando arriba solamente uno de los dos fluidos.
Una mezcla que puede ser separada por decantación es la del agua y el aceite:
Flotación
La flotación es en realidad una forma de decantación. Se utiliza para separar un sólido con menos densidad que el líquido en que está suspendido, por ejemplo, en una mezcla de agua y trozos de corcho.
La flotación es en realidad una forma de decantación. Se utiliza para separar un sólido con menos densidad que el líquido en que está suspendido, por ejemplo, en una mezcla de agua y trozos de corcho.
Filtración
Con este método se puede separar un sólido insoluble de grano relativamente fino de un líquido. En este método es indispensable un medio poroso de filtración que deja pasar el líquido y retiene el sólido. Los filtros más comunes son: papel filtro, redes metálicas, fibra de asbesto, fibra de vidrio, algodón fibras vegetales y tierras especiales.
Este método es ampliamente usado en varias actividades humanas, teniendo como ejemplos de filtros los percoladores para hacer café, telas de algodón o sintéticas, coladores o cribas caseros y los filtros porosos industriales, de cerámica, vidrio, arena o carbón.
Una mezcla que puede ser separada por el método de filtración es el agua y la arena
La filtración por vacío
La filtración al vacío es una técnica de separación de mezclas sólido-líquido. La mezcla se introduce en un embudo plano con el papel de filtro acoplado al fondo. Desde el fondo del embudo se aplica con una bomba un vacío que succiona la mezcla, quedando el sólido atrapado entre los poros del filtro. El resto de la mezcla atraviesa el filtro y queda depositada en el fondo del recipiente. Esta técnica es más rápida que la filtración habitual por gravedad y está indicada cuando dichos procesos de filtración son muy lentos.
Un ejemplo muy común de filtración es aplicado en los automóviles en la gasolina que llevan un filtro con papel y en el aceite que puede ser de papel como filtros GONNER o red metálica como el VW ).
La filtración al vacío es una técnica de separación de mezclas sólido-líquido. La mezcla se introduce en un embudo plano con el papel de filtro acoplado al fondo. Desde el fondo del embudo se aplica con una bomba un vacío que succiona la mezcla, quedando el sólido atrapado entre los poros del filtro. El resto de la mezcla atraviesa el filtro y queda depositada en el fondo del recipiente. Esta técnica es más rápida que la filtración habitual por gravedad y está indicada cuando dichos procesos de filtración son muy lentos.
Un ejemplo muy común de filtración es aplicado en los automóviles en la gasolina que llevan un filtro con papel y en el aceite que puede ser de papel como filtros GONNER o red metálica como el VW ).
Imantación o separación por magnetismo
La imantación es un método que consiste en separar una mezcla en la que una de las sustancias tiene propiedades magnéticas, es decir, se utiliza un material que contenga un campo magnético para separar las sustancias metálicas en la mezcla, como la extracción de las limaduras de hierro en una mezcla con arena. No todos los sólidos que tengan propiedades magnéticas, pueden ser separados por imantación.
La levigación es un proceso físico, que consiste en separar las partículas dependiendo de su masa y como consecuencia por su granulometría.
Consiste en pulverizar una mezcla sólida y tratarla con disolventes apropiados, basándose en una diferencia de densidad.
Este proceso se emplea en la separación de minerales de rocas y terras de escaso valor industrial.
Un ejemplo de esto es cuando preparamos arroz, para limpiarlo, colocamos el recipiente debajo de un chorro con agua y revolvemos con la mano. Se nota que el agua arrastra una sustancia blanca llamada almidón mientras que en el fondo quedan los granos limpios.
Tamización
La tamización o tamizar es un método físico para separar mezclas en el cual se separan dos sólidos formados por partículas de tamaño diferente.
Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz o cualquier cosa con la que se pueda colar. Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz o colador atravesándolo y las grandes quedan atrapadas por el mismo.
Tría
En el tamizado hay otro método de separación llamado tría. Este consiste en separar con pinzas o simplemente con las manos las fases sólidas de mayor tamaño de las de menor tamaño dispersas en otro sólido o en un líquido de un sistema heterogéneo.
Destilación
La destilación es la operación de separar, mediante vaporización y condensación en los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión
Esta se utiliza para separar dos líquidos miscibles entre sí, que tienen distinto punto de ebullición, como una mezcla de agua y alcohol etílico; o bien, un sólido no volátil disuelto en un líquido, como la mezcla de permanganato de potasio disuelto en agua.
Una mezcla que puede separarse por destilación es la de agua y vino:
Según el tipo de mezcla que se desee separar, se contemplan dos tipos de destilación: la destilación simple en la cual se separan sólido y líquido; y la destilación fraccionada en la que se separan dos líquidos. En la segunda es en la que se obtiene una mejor separación de los componentes, si bien esta va a depender de qué tan alta sea la diferencia entre los puntos de ebullición de las diferentes fases.
Cromatografía
La cromatografía es un método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas, la cual tiene aplicación en todas las ramas de la ciencia. Es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes.
Este método consiste en separar mezclas de gases o líquidos, pasando la solución o muestra a través de un medio poroso y adecuado, con la ayuda de un solvente determinado.
El equipo para esta operación puede ser tan simple como una columna rellena, un papel o una placa que contienen el medio poroso, o bien un cromatógrafo. Por este proceso se analizan mezclas como aire, productos extraídos de plantas y animales, productos elaborados como tintas, lápices labiales, etc.
Una mezcla que puede separarse por medio de la cromatografía es la tinta negra
Centrifugación
Es un método utilizado para separar un sólido insoluble de grano muy fino y de difícil sedimentación de un líquido. Esta operación se lleva a cabo en un aparato llamado centrífuga, en el que aumenta la fuerza gravitación provocando la sedimentación del sólido.
Una mezcla que puede separarse por medio de este método es el plasma de la sangre.
Cristalización
La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución, los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina, la unidad básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar una sustancia sólida.
Con este método se provoca la separación de un sólido que se encuentra disuelto en una solución quedando el sólido como cristal y en este proceso involucra cambios de temperatura, agitación, eliminación del solvente, etc.
Con este proceso se obtiene el azúcar
Evaporación
El procedimiento de Evaporación consiste en separar los componentes mas volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso. En este proceso el líquido más volátil no puede recuperarse
Sublimación
Método utilizado en la separación de sólidos, aprovechando que alguno de ellos es sublimable, pasa de manera directa del estado sólido al gaseoso por incremento de temperatura.
Consiste en que un sólido se calienta y se transforma en vapor sin pasar por el estado líquido y el vapor se vuelve a solidificar en contacto con una superficie fría.
Si este proceso sólo lo sufre el sólido que se quiere purificar y no sus impurezas, el resultado puede ser altamente satisfactorio.
La capacidad de una sustancia para sublimar dependerá por tanto de la presión de vapor a una temperatura determinada y será inversamente proporcional a la presión externa.
Diferencia de solubilidad
Permite separar sólidos de líquidos o líquidos de líquidos al contacto con un solvente que selecciona uno de los componentes de la mezcla. Este componente es soluble en el solvente adecuado y es arrastrado para la separación ya sea por decantación, filtración vaporización, destilación, etc., dejándolo en estado puro. Es muy común en la preparación y análisis de productos farmacéuticos.
Instrumentos utilizados en los métodos de separación de mezclas
Embudo de decantación
Un embudo de decantación, ampolla de decantación, pera de decantacion o embudo de separación es un elemento de vidrio que se puede encontrar en los laboratorios, y que se emplea para separar dos líquidos inmiscibles, es decir, para la separación de fases líquidas de distinta densidad.1 En la parte superior presenta una embocadura taponable por la que se procede a cargar su interior. En la parte inferior posee un grifo de cierre o llave de paso que permite regular o cortar el flujo de líquido a través del tubo que posee en su extremo más bajo.
Matraz kitasato
Un kitasato es un matraz comprendido dentro del material de vidrio de un laboratorio. Podría definirse como un matraz de Erlenmeyer con un tubo de desprendimiento o tubuladura lateral. Sirve para realizar experimentos con agua, como destilación, recolección de gases hidroneumática (desplazamiento de volúmenes), filtraciones al vacío, etc.
Vaso de precipitado
Un vaso de precipitados es un recipiente cilíndrico de vidrio borosilicado fino que se utiliza muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos. Son cilíndricos con un fondo plano; se les encuentra de varias capacidades, desde 1 ml hasta de varios litros. Normalmente son de vidrio, de metal o de un plástico en especial y son aquéllos cuyo objetivo es contener gases o líquidos. Tienen componentes de teflón u otros materiales resistentes a la corrosión.
Probeta
La probeta es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.
Papel de filtro
El papel de filtros es un papel que se corta en forma circular y se introduce en un embudo de filtración, con el fin de ser filtro para las impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros.
Embudo
El embudo es un instrumento empleado para canalizar líquidos y materiales gaseosos granulares en recipientes con bocas angostas. Es decir, es utilizado para evitar el derrame del líquido al moverlo de un envase a otro.
Imán
Un imán es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que atrae a otros imanes y/o metales ferromagnéticos (por ejemplo, hierro, cobalto, níquel y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial.
Tamiz
Tamiz. Utensilio que se usa para separar las partes finas de las gruesas de algunas cosas y que está formado por una tela metálica o rejilla tupida que está sujeta a un aro, también es conocido por cedazo o criba.
Balón de destilación
Un balón de destilación o matraz destilada o matraz florentino es parte del llamado material de vidrio. Es un frasco de cuello largo y cuerpo esférico. Está diseñado para el calentamiento uniforme de distintas sustancias, se produce con distintos grosores de vidrio para diferentes usos. Está hecho generalmente de vidrio o plástico especial.
Tubo refrigerante
Un tubo refrigerante o condensador es un aparato de laboratorio, construido en vidrio, que se usa para condensar los vapores que se desprenden del matraz de destilación, por medio de un líquido refrigerante que circula por éste, usualmente agua.
Mechero de Bunsen
Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en los laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos.
Cromatógrafo
Es el equipo que permite una separación sofisticada. Por ejemplo, un cromatógrafo de gases o un cromatógrafo de líquidos.
Centrifugadora
Una centrifugadora es una máquina que pone en rotación una muestra para –por fuerza centrífuga– acelerar la decantación o la sedimentación de sus componentes o fases (generalmente una sólida y una líquida), según su densidad. Existen diversos tipos, comúnmente para objetivos específicos.
Trípode de laboratorio
En Química y en laboratorios, se utiliza cuando no se tiene el soporte universal para sostener objetos con firmeza. Es ampliamente utilizado en varios experimentos. La finalidad que cumple en el laboratorio es solo una, ya que su principal uso es como herramienta de sostén a fin de evitar el movimiento. Sobre la plataforma del trípode se coloca una tela de amianto para que la llama no dé directamente sobre el vidrio y se difunda mejor el calor.
Vídeo
Para desarrollar este trabajo mostraremos las definiciones de cada uno de los métodos de separación de mezclas más conocidos y plantearemos ejemplos de cada uno y su aplicación, esto con el fin de que las personas que observen este trabajo puedan entender como se llevan a cabo los múltiples procesos de separación de mezclas y a parte de eso puedan aplicar su uso en problemas cotidianos.
Además de traer la definición y los ejemplos utilizaremos imágenes para ilustrar las situaciones y así llamar la atención del lector, además de que, cuando observe las imágenes le quedará más claro las características de los instrumentos para realizar separación de mezclas y como se llevan a cabo estos procesos, encima colocaremos un vídeo pues de esta forma la explicación que contiene este se complementará con la teoría escrita en el marco teórico.
Las definiciones y las imágenes que se encontraron en este blog fueron extraídas de las siguientes páginas:
- https://www.google.com.co/search?newwindow=1&es_sm=122&biw=673&bih=646&tbm=isch&sa=1&q=mezcla+heterogenea&oq=mezcla+heterogenea&gs_l=img.3..0l10.40001.43118.0.43468.12.6.0.6.6.0.192.729.0j4.4.0....0...1c.1.64.img..2.10.782.ej1j8kNVkHw#imgrc=KddkDZ-5Dk_dLM%253A%3BXxxehuc65lwB_M%3Bhttp%253A%252F%252Frecursostic.educacion.es%252Fnewton%252Fweb%252Fmateriales_didacticos%252Fel_agua%252Fimagenes%252F30679__158_a_1.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fcienciasterceroprimariainem14.blogspot.com%252F2012%252F08%252Fmezclas-repasemos-mezcla-mezcla.html%3B2047%3B1312
- http://es.wikipedia.org/wiki/Mezcla
- http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todos_de_separaci%C3%B3n_de_fases
- http://definicion.de/mezcla/
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- http://es.wikipedia.org/wiki/Levigaci%C3%B3n
- http://www.fullquimica.com/2011/08/levigacion.html
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- http://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa
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- http://es.wikipedia.org/wiki/Embudo_de_decantaci%C3%B3n
- http://es.wikipedia.org/wiki/Vaso_de_precipitados
- http://es.wikipedia.org/wiki/Probeta_(qu%C3%ADmica)
- http://es.wikipedia.org/wiki/Papel_de_filtro
- http://es.wikipedia.org/wiki/Embudos_(laboratorio)
- http://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n
- http://www.ecured.cu/index.php/Tamiz
- http://es.wikipedia.org/wiki/Bal%C3%B3n_de_destilaci%C3%B3n
- http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_refrigerante_(qu%C3%ADmica)
- http://es.wikipedia.org/wiki/Mechero_Bunsen
- http://es.wikipedia.org/wiki/Centrifugadora
- http://es.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%ADpode#Tr.C3.ADpode_de_laboratorio
