Fundamentos de Mezclas y Técnicas de Separación en el Laboratorio

1. ¿Qué son las mezclas?

1.1 Definición de mezclas

Es la combinación de dos o más sustancias que no reaccionan químicamente entre sí. Por ello, las sustancias no cambian y mantienen sus propiedades características.

1.2 Tipos de mezclas

Se clasifican según si se pueden distinguir sus componentes:

• Mezclas homogéneas (Disoluciones): Tienen un aspecto uniforme y no se diferencian sus partes a simple vista. Se separan por métodos difusionales como la destilación o la cromatografía.
• Mezclas heterogéneas: Sus componentes son diferenciables a simple vista o por la luz. Se separan mediante sistemas mecánicos (tamización, filtración, etc.). Se dividen en:
  • Sólido-Sólido: Mezclas de polvos (ej. azúcar y sal).
  • Sólido-Líquido: Suspensiones (ej. agua y arena, o sangre).
  • Líquido-Líquido: Emulsiones de líquidos inmiscibles (ej. agua y aceite).

2. Tamización

Definición: Operación para separar fracciones de una mezcla de polvos o granulados según su tamaño usando un tamiz.

El tamiz: Instrumento con un bastidor y una malla (hilos entramados). El parámetro clave es la luz de malla (L), que es el espacio libre entre hilos y define el tamaño de partícula que logra pasar.

Fracciones: Se obtiene el cernido (partículas finas que atraviesan la malla) y el rechazo (partículas gruesas que quedan retenidas).

2.1 Tipos de tamices

Existen tamices manuales (de acero inoxidable para laboratorio) y automáticos (usados en la industria).

2.2 Sistemas de tamización

2.2.1 Con un solo tamiz

Separa la mezcla en dos fracciones. Útil para eliminar impurezas o tras una pulverización.

2.2.2 Fraccionada (varios tamices)

• En cascada: Tamices apilados de mayor a menor luz de malla. Es más eficiente, se pierde menos producto y permite obtener varias fracciones a la vez.
• En serie (lineal): Tamices en línea de menor a mayor luz de malla; requiere tamizaciones sucesivas.

2.3 Proceso de tamización

Incluye elegir la luz adecuada, limpiar el tamiz, colocar el producto en el centro y evitar que se quede en los bordes.

2.4 Factores que afectan al rendimiento

La sobrecarga, la humedad (causa aglomerados), partículas demasiado pequeñas o una mala limpieza.

2.5 Aplicaciones

Se aplica tras la pulverización, antes de mezclar para homogeneizar tamaños o en la elaboración de granulados.

3. Filtración

Definición: Separación de sólidos en un líquido o gas al pasar por un material poroso (filtro).

Componentes:

• Efluente: Fluido inicial.
• Filtrado: Líquido que pasa.
• Torta: Sólido que queda en el filtro.

3.1 Tipos de filtración según el tamaño retenido

• Clarificante: Para partículas > 10 µm (jarabes, gotas nasales).
• Esterilizante (Microfiltración): Retiene bacterias (0,1-10 µm) para inyectables o colirios.
• Ultrafiltración: Para separar proteínas.
• Ósmosis inversa: Para obtener agua purificada libre de microorganismos y pirógenos.

3.2 Tipos de filtros

Deben ser económicos, resistentes y no soltar partículas.

3.2.1 Celulosa

Pueden ser planos (para vacío), cónicos (lentos, para recoger el sólido) o de pliegues (rápidos, mayor superficie, para conservar el líquido).

3.2.2 Lana de vidrio

Resistente a ácidos fuertes, pero el sólido queda tan adherido que no se puede recuperar.

3.2.3 Membrana

Hechos de polímeros (nailon), usados para esterilizar. Son frágiles y necesitan prefiltros.

3.2.4 Teflón

Hidrófobos, exclusivos para gases y aire.

3.3 Procedimientos

• Por gravedad: Filtro cónico o plegado.
• Al vacío: Con matraz Kitasato y embudo Büchner para mayor rapidez.
• A presión: Para líquidos muy viscosos.

4. Decantación

Definición: Se basa en la diferencia de densidades. Al dejar la mezcla en reposo, lo más denso sedimenta y lo menos denso flota.

4.1.1 Con ampolla de decantación

Se usa para separar líquidos inmiscibles. Se vierte la mezcla, se deja reposar hasta ver dos fases y se abre la llave inferior para sacar el líquido más denso.

5. Centrifugación

Definición: Acelera la separación de sólidos en suspensión o líquidos inmiscibles mediante la fuerza centrífuga.

5.1 La centrífuga

Equipo con un rotor que gira a altas velocidades (revoluciones por minuto o rpm).

Regla de oro: Los tubos deben colocarse siempre por pesos enfrentados para no desequilibrar el equipo.

5.2 Aplicaciones

Separación de componentes de la sangre (plasma y células) o cristales en muestras de orina.