Mescles, Dissolucions i Mètodes de Separació Química

Mescles i Tipus de Dissolucions

Les mescles són combinacions de diverses substàncies pures que no interaccionen químicament entre elles. La proporció en què es troben les diferents substàncies pot ser molt diversa, però cadascuna d'elles conserva la seva composició i propietats.

Classificació de les Mescles

• Mescles homogènies: Els diferents compostos es troben uniformement disseminats. Qualsevol porció de la mescla té la mateixa composició química i idèntiques propietats. En aquest cas, es diu que la mescla té una sola fase.
• Mescles heterogènies: Els diferents components de la mescla no estan uniformement disseminats. Es pot distingir a primera vista o amb instruments òptics d'escàs augment més d'una fase. Cada fase de la mescla té diferent composició i propietats.

Dissolucions

Una dissolució és una mescla homogènia de dues o més substàncies. El component majoritari s'anomena dissolvent, i el minoritari, solut. Encara que el dissolvent i el solut poden tenir qualsevol estat físic, la solució obtinguda sempre presenta l'estat físic del dissolvent. Segons aquest estat, les solucions es poden classificar en gasoses, líquides i sòlides.

Tipus de Dissolucions (Solut/Dissolvent)

La classificació es basa en l'estat físic del solut i del dissolvent:

• Sòlid/Sòlid: Aliatges, amalgama de Hg en Au, hidrogen en pal·ladi.
• Líquid/Líquid o Sòlid/Líquid: Sucre en aigua, etanol en aigua, oxigen en aigua.
• Gas/Gas o Sòlid/Gas: Iode sublimat en aire, vapor d'aigua en aire, aire.

Solubilitat i Concentració

La solubilitat d'un solut en un dissolvent es defineix com la màxima quantitat de solut que es pot dissoldre en una quantitat donada de dissolvent a una determinada temperatura. La solubilitat depèn de les característiques del parell solut-dissolvent i de la temperatura.

Factors que afecten la solubilitat

• Per norma general, en el cas d'una dissolució d'un sòlid en un líquid, com més gran és la temperatura, més alta és la solubilitat.
• La representació de la solubilitat d'una substància en funció de la temperatura s'anomena corba de solubilitat. La corba indica el màxim de substància dissolta a cada temperatura.
• En el cas de gasos dissolts en líquids, la solubilitat depèn de la pressió que exerceix el gas sobre el líquid i de la temperatura. La solubilitat d'un gas en un líquid disminueix en augmentar la temperatura.

Classificació de les Dissolucions segons la Concentració

Una dissolució es pot classificar com:

• Diluïda: Si conté poca proporció de solut.
• Concentrada: Si conté molta proporció de solut.
• Saturada: Si el dissolvent no admet més quantitat de solut a una temperatura determinada.
• No saturada: Si encara admet més quantitat de solut dissolt.
• Sobresaturada: Si conté més solut dissolt del corresponent a la saturació. En aquest cas, és molt inestable.

Separació dels Components d'una Mescla

Quan s'ha d'estudiar una substància, és necessari que sigui en estat de puresa. Per tant, la separació dels components d'una mescla és una tasca habitual als laboratoris i també a les indústries químiques.

Per separar els components d'una mescla, s'ha de tenir present que cada component té unes propietats que el diferencien de la resta. Aprofitant aquestes diferències, es pot idear un procediment de separació que, en funció de la complexitat de la mescla, constarà d'un nombre de passos més o menys gran. Distingirem entre la separació de components en mescles homogènies i en mescles heterogènies.

Mètodes de Separació

• Mescles heterogènies: Filtració, decantació, sedimentació, centrifugació.
• Mescles homogènies: Evaporació, destil·lació, extracció líquid-líquid, extracció sòlid-líquid, cristal·lització, cromatografia.

Exemples de Processos de Separació (Exercicis)

Exemple 1: Sorra, Vidre i Sucre

Mescla inicial: Sorra + Vidre + Sucre.

1. Afegir aigua: El sucre es dissol (Sucre dissolt en aigua).
2. Decantació: Separació de (Sorra + Vidre) de (Sucre dissolt en aigua).
3. Evaporació: Separació de Sucre sòlid de l'Aigua.

Exemple 2: Sal i Sofre

Mescla: Sal + Sofre. Utilitzant Etanol com a dissolvent.

• Sofre + Etanol (El sofre es dissol).
• Resultat: Sal (no dissolta) i Sofre + Etanol.

Exemple 3: Sorra, Iode i Etanol

Mescla: Sorra + Iode + Etanol.

1. Iode + Etanol (El iode es dissol en etanol).
2. Filtració/Decantació: Separació de Sorra de (Iode en etanol).
3. Evaporació: Separació de Iode sòlid de l'Etanol.

Exemple 4: Llimadures de Ferro, Acetona, Aigua i Sorra

Mescla: Llimadures de Fe + Acetona + Aigua + Sorra.

1. Filtració: Separació de (Llimadures de Fe + Sorra) de (Acetona + Aigua).
2. Separació de Llimadures de Fe i Sorra mitjançant Imant (Fe).
3. Separació de Acetona i Aigua mitjançant Destil·lació.

Exemple 5: Sal, Sorra, Alcohol i Aigua

Mescla: Sal + Sorra + Alcohol + Aigua.

1. Filtració: Separació de Sorra de (Sal + Alcohol + Aigua).
2. Destil·lació: Separació d'Alcohol de (Sal + Aigua).
3. Evaporació: Separació de Sal sòlida de l'Aigua.

Exemple 6: Aigua, Benzina, Sal i Ferro

Mescla: Aigua + Benzina + Sal + Ferro.

1. Filtració: Separació de Ferro de (Aigua + Benzina + Sal).
2. Extracció/Decantació: Separació de Benzina de (Aigua + Sal).
3. Evaporació: Separació de Sal sòlida de l'Aigua.

Exemple 7: Cendres i Potasses

Mescla: Cendres + Carbó + Aigua.

1. Afegir Aigua: Les potasses es dissolen (Potasses en aigua).
2. Filtració/Decantació: Separació de (Potasses en aigua) de Carbó.
3. Evaporació: Separació de Potasses sòlides de l'Aigua.