Fundamentos de Separación Química: Mezclas, Disoluciones y Sustancias Puras

Técnicas de Separación y Clasificación de la Materia

Métodos de Separación de Mezclas

Se utilizan procedimientos físicos, considerando las propiedades específicas de los componentes.

• Separación Magnética: Separa sustancias magnéticas de aquellas que no lo son. Materiales: Imán. Ejemplo de mezcla: Hierro-azufre.
• Filtración: Separa un sólido insoluble de un disolvente líquido. Materiales: Matraz, embudo, papel de filtro. Ejemplo de mezcla: Arena-agua.
• Evaporación: Separa un sólido soluble de un líquido. Materiales: Vaso de precipitados, fuente de calor. Ejemplo de mezcla: Agua-sal.
• Cristalización: Proceso de evaporación lenta para obtener cristales de un sólido disuelto. Materiales: Cristalizador. Ejemplo de mezcla: Agua-sal.
• Decantación: Separa dos líquidos inmiscibles o un sólido de un líquido. Materiales: Embudo de decantación. Ejemplo de mezcla: Agua-aceite.
• Tamización: Separa sólidos de distintos tamaños de partícula. Materiales: Tamiz con orificios de diferentes tamaños. Ejemplo de mezcla: Arena-azufre.
• Sublimación: Separa un sólido volátil de sólidos no volátiles. Materiales: Vaso, mechero, vidrio de reloj. Ejemplo de mezcla: Yodo-arena.
• Destilación: Separa dos líquidos miscibles con distinto punto de ebullición. Materiales: Matraz, refrigerante. Ejemplo de mezcla: Agua-alcohol.
• Cromatografía: Separa sustancias basándose en su distinta velocidad de difusión en una superficie porosa. Materiales: Superficie porosa (papel, gel, etc.). Ejemplo de mezcla: Tinta.

Métodos de Separación de Compuestos en Sustancias Simples

Estos procedimientos son químicos, lo que implica la ocurrencia de reacciones químicas.

• Descomposición: Separación por acción del calor (térmica) o de la luz (fotónica). Ejemplo: Descomposición del clorato de potasio: 2 KClO₃ + calor → 2 KCl + 3 O₂
• Electrólisis: Separación por acción de la electricidad. Ejemplo: Descomposición del agua: 2 H₂O + electricidad → 2 H₂ + O₂

Disoluciones Químicas

Una disolución es un sistema material en el que sus componentes no se distinguen a simple vista, presentando la misma composición y propiedades en todos sus puntos; es decir, es una mezcla de aspecto uniforme. El tamaño de sus partículas es menor de 1 nm.

Componentes de una Disolución

Se denomina disolvente al componente presente en mayor cantidad, y soluto al de menor cantidad.

Disolución (D) = Disolvente (d) + Soluto (s)

Clasificaciones de Disoluciones

Las disoluciones se clasifican según tres criterios principales:

• Número de Componentes:
  • Binarias: 2 componentes.
  • Ternarias: 3 componentes.
  • ...y así sucesivamente.
• Estados de Agregación: La disolución mantiene el estado de agregación del disolvente. Las más importantes son:
  • Disoluciones Sólidas: Todos los componentes son sólidos, como las aleaciones (bronce, latón, acero).
  • Disoluciones Líquidas: Con disolvente agua (llamadas acuosas) y solutos que pueden ser sólidos (agua salada), líquidos (alcohol en agua) o gases (amoniaco comercial, salfumán).
  • Disoluciones Gaseosas: Con todos los componentes en estado gaseoso, como el aire.
• Cantidad de Soluto:
  • Diluidas: Contienen poco soluto.
  • Concentradas: Contienen mucho soluto.

Tipos de Mezclas y Sistemas Materiales

Una mezcla es un sistema material formado por dos o más componentes. La proporción de sus componentes es variable, estos conservan su identidad y se utilizan procedimientos físicos para separarlos.

Clasificación de Mezclas

• Disolución o Mezcla Homogénea: Es una mezcla de aspecto uniforme. El tamaño de sus partículas es < 1 nm. Ejemplos: Aire (nitrógeno 78%, oxígeno 21%, otros gases), agua salada (mar), aleaciones (latón, bronce, acero).
• Coloide o Dispersión: Es un sistema material formado por partículas que producen dispersión de la luz (efecto Tyndall). Las partículas tienen un tamaño intermedio: 1 nm < tamaño partícula < 0.1 µm. Ejemplos: Niebla, leche, merengue, queso, pan, gel, vidrio.
• Mezcla Heterogénea o Suspensión: Es un sistema material en el que sus componentes se distinguen a simple vista. Su composición y propiedades varían de un punto a otro en la mezcla; es decir, es una mezcla de aspecto no uniforme. El tamaño de sus partículas es > 0.1 µm. Ejemplos: Agua-aceite, ensalada, madera, paella.

Sistema Material y Sustancias Puras

Un Sistema Material es una porción de materia que se aísla para su estudio.

Clasificación del Sistema Material según el Número de Componentes

Los sistemas materiales se clasifican principalmente en Sustancias Puras o Mezclas.

Sustancia Pura

Es un sistema material formado por un solo componente. No se puede separar en otros por procedimientos físicos, tiene composición constante y propiedades características fijas.