Conceptos y métodos de separación de sistemas materiales en química

Sistema de materiales

Sistema materiales: Son cuerpos o conjuntos de cuerpos que se aíslan para ser estudiados.

Clasificación según los límites

• Con límites reales o con límites imaginarios.
• Abierto: intercambian materia y energía con el ambiente.
• Cerrado: intercambian solo energía con el medio.
• Aislado: no intercambian ni materia ni energía.

Sistemas homogéneos y heterogéneos

Sistema homogéneo: propiedades intensivas iguales en todas sus porciones; constituyen una sola fase. Ej.: sustancia simple.

Sistema heterogéneo: propiedad intensiva diferente en alguna de sus porciones. Tienen por lo menos dos fases; se pueden distinguir a simple vista o con el microscopio. Las fases pueden ser sólida, líquida o gaseosa. Cada fase de un sistema heterogéneo es un sistema homogéneo cuando se aísla. Ej.: piedra y agua.

Fases en una dispersión

• Fase dispersante: es la que se encuentra en mayor proporción.
• Fase dispersa: es la que se encuentra en menor proporción.

Clasificación de las dispersiones

• Dispersión gruesa: cuyas partículas tienen un tamaño mayor a 50 micras y se observan a simple vista o con lupa.
• Dispersión fina: cuyas partículas tienen un tamaño menor a 20 micras pero mayor a 0,1 micras; puede ser:

• Suspensiones: una fase líquida y otras sólidas.
• Emulsiones: todas las fases son líquidas.

Métodos de separación de fases

Se describen a continuación diversas técnicas empleadas para separar las fases o los componentes de un sistema material.

Tría

Tría: consiste en tomar con una pinza o con las manos las fases sólidas y de tamaño adecuado que están dispersas en otro sólido o en un líquido.

Filtración

Filtración: consiste en pasar el sistema formado por un líquido y un sólido a través de una pared porosa llamada filtro, que generalmente se coloca en un embudo. La fase sólida es retenida y la líquida atraviesa el filtro.

Tamización

Tamización: consiste en colocar el sistema material formado por dos fases sólidas sobre una malla de metal o plástico e ir zarandeando. Las partículas de menor tamaño atraviesan la malla y, en cambio, son retenidas las de mayor tamaño.

Decantación

Decantación: consiste en colocar el sistema formado por sólidos y líquidos en un recipiente que se hace girar a gran velocidad. La fase sólida se deposita en el fondo del recipiente y la otra sobre nada; luego se separa por decantación.

Levigación

Levigación: se utiliza para separar sistemas materiales formados por dos sólidos mediante corrientes de líquido que arrastran la fase de menor peso específico y no disuelven ni alteran la sustancia.

Ventilación

Ventilación: se utiliza para separar sistemas formados por dos fases sólidas mediante una corriente de aire que arrastra la fase de menor peso específico.

Flotación

Flotación: consiste en agregar al sistema formado por dos sólidos, uno de los cuales flota, un líquido que no altere a las sustancias.

Imantación

Imantación: permite separar mediante un imán sistemas materiales donde una de las fases tiene propiedades magnéticas.

Disolución

Disolución: permite separar las fases de un sistema material utilizando la diferente solubilidad de las mismas en un disolvente adecuado. El componente soluble se disuelve en el solvente agregado; se procede a filtrar y de ese modo se obtiene una de las fases sólidas. Después, por la evaporación, se obtiene el otro componente.

Sublimación

Sublimación: consiste en calentar suavemente el sistema para volatilizar uno de los dos componentes.

Sustancias puras y soluciones

Sustancias puras: constituidas por un solo tipo de moléculas. Composición química constante. No pueden fraccionarse por métodos físicos. Se clasifican en sustancias simples y compuestas.

Soluciones: aparecen en su única fase dos o más clases de sustancias. La composición química de sus componentes varía. Pueden fraccionarse por métodos físicos. Pueden ser líquidas, sólidas o gaseosas.

Las soluciones son sistemas homogéneos fraccionables formados por dos o más sustancias.

Métodos de fraccionamiento

Métodos de fraccionamiento:

• Cristalización: para separar los componentes de una solución de sólido en líquido. Consiste en calentar el sistema hasta ebullición y dejar evaporar el solvente. De este modo se puede recoger en el fondo del recipiente el soluto sólido.
• Destilación simple: se utiliza cuando la solución está formada por un soluto sólido y un solvente líquido. Se arma el dispositivo de destilación y al calentar el balón, el agua se vaporiza y, al pasar por el refrigerante, se condensa y se recoge en un vaso de precipitados. La sal cristaliza en el balón.
• Destilación fraccionada: se utiliza cuando los componentes de la solución son líquidos y tienen distintos puntos de ebullición.
• Cromatografía: para separar los pigmentos de una solución coloreada o de una hoja. Se coloca un papel filtro cuyo extremo inferior ha sido sumergido en un solvente adecuado. La muestra a analizar se separa en los distintos pigmentos.

Solubilidad

Solubilidad: la solubilidad es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en determinada cantidad de solvente a cierta temperatura.