Introducción
Como sabemos, en la naturaleza existen muchos tipos de mezclas y compuestos, de los cuales no se sabe de su composición y estructura, sin embargo, existen métodos que nos permiten identificar dichos componentes, los cuales son llamados "métodos de separación de mezclas".
Dichos métodos no ayudan a identificar y a la vez estudiar la estructura de las diferentes mezclas y compuestos que hay en la naturaleza.
En este ensayo, haremos mención de los distintos métodos de separación, así como también de que consta cada uno y se abordara acerca de la importancia que tienen estos en la actualidad para el uso de la ciencia.
¿Qué son los métodos de separación de mezclas?
Los métodos de separación de mezclas son los procesos físicos, que pueden separar los componentes que la conforman, consiste en que una mezcla se somete a un procedimiento que la separa en dos o más sustancias diferentes. En esta operación las sustancias mantienen su identidad si algún cambio en sus propiedades químicas.
Las sustancias se encuentran en forma de mezclas y compuestos en la naturaleza y es necesario purificar y separar para estudiar sus propiedades.
El método de separación que se utiliza, se emplea dependiendo del tipo de componente de la mezcla y sus propiedades particulares. Las propiedades físicas que se toman en cuenta son la solubilidad, el punto de ebullición y la densidad.
A continuación se mencionaran los diferentes métodos de separación:
? Filtración
La filtración es un proceso mediante el cual se separa un sólido de un líquido atrapando al solido con ayuda de una matriz porosa (papel, fibra de vidrio, carbón, etc.) para dejar al líquido libre de sólidos.
En una separación de un líquido mediante un medio poroso, se retienen los sólidos de mayor tamaño a la porosidad y permite que los líquidos y partículas de menor tamaño de la porosidad pasen.
Ejemplo:
El uso de un colador (filtro) para separar el agua del arroz cocinado. En este caso, el líquido (agua) es separado del sólido (arroz), el sólido queda dentro del colador, mientras que el líquido lo atraviesa, quedando así, separada la mezcla.
? Decantación
La decantación es un proceso que también se puede emplear un sólido de un líquido, pero hay una diferencia, la cual es que en este proceso se aprovecha la capacidad del sólido para sedimentar, y esto le permite separarse por sí mismo del líquido; por lo tanto, solo se debe verter con cuidado el líquido para separarlo.
El método de separación por medio de decantación es útil para apartar los sólidos contenidos en suspensiones donde sedimentan rápido.
Ejemplo:
La decantación de agua y piedras, el sólido (piedras) las cuales se sedimentan y quedan en la base y entonces el líquido (agua) queda en la parte superior y así se separa el sólido del líquido.
? Centrifugación
El método de separación por centrifugación, es un proceso el cual permite separar los sólidos dispersos en un líquido, que generalmente, no pueden separarse ni por filtración ni por decantación, y para separar los sólidos del líquido, se aprovecha la fuerza centrífuga. Cuando se habla de usar la fuerza centrífuga, se dice que la mezcla se coloca en el recipiente adecuado, por lo general una maquina centrifugadora, y este se hace girar rápidamente de manera circular, dependiendo del tipo de centrifuga, la fuerza giratoria de esta puede llegar desde los 500 a las 100 000 revoluciones por minuto (rpm), esta velocidad se mantiene durante el tiempo que sea necesario para que los sólidos se concentren en la base del recipiente.
Este método es importante, especialmente en la separación de sólidos en un coloide, para realizar este método de separación, se utiliza, por lo general, un aparato llamado centrifuga.
Este método es importante, especialmente en la separación de sólidos de un coloide; un coloide es un sistema formado por dos o más fases, principalmente, una continua normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas generalmente sólidas.
Ejemplo:
La centrifugación se usa en el proceso de la leche para obtener mantequilla. Se centrifuga el recipiente con leche, y el agua, que es más pesada que la grasa, se separa, mientras que la grasa queda en la parte superior del recipiente.
? Cristalización
El método de separación de la cristalización, es un método el cual nos permite obtener un sólido de una disolución saturada o sobresaturada. Normalmente, el sólido que se obtiene debe de tener una estructura cristalina, por eso mismo este método recibe el nombre de cristalización.
Este método se puede separar de distintas maneras, aunque hay variantes de la misma a nivel de laboratorio y a nivel de industria, pero, por lo general, todos los tipos de cristalización tienen en común el uso de disoluciones saturadas o de disoluciones sobresaturadas.
Por lo regular, el método de cristalización va acompañado de un proceso de filtración
para poder aislar el sólido.
Existen varios tipos de destilación, pero por lo general, todas utilizan el mismo principio de separación de líquidos, el de aprovechar los diferentes puntos de ebullición de las diferentes sustancias líquidas.
Ejemplo:
Se prepara una solución saturada de cierto sólido que se desea cristalizar, por ejemplo la sal común (NaCl), y se deja reposar en recipientes cilíndricos de vidrio, anchos y bajos llamados cristalizadores. El disolvente, el agua por ejemplo se evapora y el sólido disuelto cristaliza poco a poco. Esta operación se puede agilizar agregando un sólido inerte insoluble (soporte) o bien introduciendo en el cristalizador una pequeña cantidad del sólido que se desea cristalizar (germen).
Destilación
El método de la destilación, permite la separación de un líquido en una mezcla, este aprovecha los diferentes puntos de ebullición de las sustancias liquidas, esto quiere decir, que la temperatura a que cada sustancia pasa del estado líquido al estado gaseoso es particular en cada una de las sustancias.
Existen varios tipos de destilación, pero por lo general, todas utilizan el mismo principio de separación de líquidos, el de aprovechar los diferentes puntos de ebullición de las diferentes sustancias líquidas.
Ejemplo: Esto se usa, por ejemplo, para separar el agua del alcohol. El agua hierve a 100 °C, mientras que el alcohol se evapora a los 79 °C. Si se calienta la mezcla a esta temperatura, sin que llegue a los 100 °C, se evaporara el alcohol y permanecerá el agua. El alcohol evaporado, ya enfriado y condensado, cae al recipiente que lo contendrá.
? Extracción
Este método de separación, la extracción, es el método utilizado para obtener sustancias de las mezclas sólidas o liquidas utilizando un disolvente.
En la extracción, la propiedad que se aprovecha para realizar la separación es la solubilidad o afinidad de una sustancia con un disolvente.
Hay dos tipos generales de extracción, las cuales se identifican de acuerdo con el tipo de sustancia en la que se encuentre mezclada originalmente la sustancia que nos interesa extraer, estos dos tipos de extracción son:
La extracción líquido-líquido
La extracción sólido-líquido
Ejemplo:
Una disolución de ácido acético en agua se pone en contacto con acetato de etilo (inmiscible).
Hay diferente densidad. Tiene lugar una separación de fases al cesar la agitación.
Dado que agua > HAc; entonces las disoluciones se separan.
En la parte de arriba queda la disolución del disolvente con el soluto (AcEt + HAc)
y en la parte de abajo agua con lo que quede disuelto de HAc.
Si todavía queda algo de HAc se pone de nuevo en contacto con AcEt (contacto múltiple para favorecer la separación), se separa el HAc que todavía contenga la fase acuosa.
Cromatografía
El método de separación por medio de la cromatografía, el cual es relativamente reciente e indispensable en la actualidad en la industria y en la investigación química. Se le dio el nombre de cromatografía, ya que la primera vez que se le dio uso permitió separar los componentes de color de una mezcla.
Este método utiliza la diferente afinidad que una sustancia tiene por cada una de estas dos fases:
Una fase móvil, que puede ser un líquido o un gas.
Una fase estacionaria, que es un sólido.
Las sustancias que se desean separar de una mezcla tienen diferente afinidad para cada fase y, en un momento determinado, esta diferencia de afinidades permite su Separación.
Para separar dos sustancias por cromatografía, una de ellas puede quedar "atrapada" en la fase estacionaria, debido que es más afín con ella, mientras que la Otra sustancia es "arrastrada" por la fase móvil, con la que se logra su separación.
Ejemplo:
La cromatografía en papel: Consiste en un trozo de papel (fase estacionaria) a través del que la fase móvil se mueve separándose en componentes. El componente
Más soluble tiende a subir más por el papel. Un ejemplo es la separación de la Clorofila utilizando un papel y alcohol como disolvente.
Electroforesis
La electroforesis es un método el cual aprovecha las características eléctricas de las moléculas, este método es muy utilizado en la bioquímica., biomédica y forense debido a que permite la separación de macromoléculas. Es el método de separación de sustancias cargadas al aplicar un campo eléctrico, de modo que se diferencian en el diferente comportamiento en un campo eléctrico. Aquellas partículas cargadas positivamente (cationes) migrarán hacia el cátodo y las cargadas negativamente (aniones) hacia el ánodo.
Este método, es usado muchas veces como técnica de análisis, pero también se le ha clasificado como método de separación de mezclas.
Ejemplo:
En este método, las sustancias las cuales se van a separar se colocan en un soporte sólido hidratado, que puede ser gel o papel; este soporte se encuentra conectado a un campo eléctrico que permite la "migración" de las moléculas en función de su carga eléctrica.
El pH: uno de los problemas más frecuentes vienen dados por la naturaleza del propio electrolito, ya que el más habitual es el NaCl o el Tris-HCl, ambos presentan el ion Cl-, que al verse sometido a un campo eléctrico se convierte en un radical libre, y dos de estas formar cloro molecular, que combinado con el agua forman HCl, que se disocia enseguida formando más ion cloruro que continua la reacción, y ClOH, que se disocia formando ClO" y protones, que junto a los de la disociación del clorhídrico se dirigen al polo negativo aumentando el pH de la disolución, que aunque está tamponada hay que tener cuidado no dañe la muestra.
Como ya mencionamos anteriormente, en la naturaleza hay muchísimos
compuestos y mezclas, cada una con sus propiedades físicas y químicas diferentes y para estudiar estas propiedades, es necesario separar dichas mezclas y compuestos, para eso existen los métodos de separación, los cuales nos ayudan de manera significativa, ya que nos permiten estudiar de manera particular, las distintas características así como sus diferentes propiedades de las mezclas, además, nos benefician bastante ya que su ayuda es tan descomunal, que sin dichos métodos, aun no sabríamos de que están compuestas aquellas mezclas de las cuales antes no teníamos idea de su composición y estructura, más sin embargo hoy ya estamos descubriendo.
De la asignatura de Química 2
1°a Edición
Ehécatl Luis D. Paleo Gonzáles
Miguel Ángel Jaime Vasconcelos
Maritza Quintanilla Bravo
2.- Página de internet:
http://www.monografias.com/trabajos94/metodos-separacion-mezclas/metodosseparacion-mezclas
3.- Página de internet.
http://www.ejemplode.com/38-quimica/4005-metodos_de_separacion_de_mezclas.html
4.- Página de internet:
www.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad1/mezclas/coloides
Fuentes consultadas el domingo 17 del mes de abril del año 2016
Autor:
Josue Mendoza