Mètodes de Separació de Mescles i Lleis dels Gasos: Guia Pràctica

Separació de Mescles

A continuació es descriuen diversos mètodes per separar els components de diferents tipus de mescles:

Tècniques de Separació

• Garbellament: És idoni per separar mescles sòlides en què un dels components presents té una mida de partícula molt diferent de l'altre.
• Filtració: Està indicat per separar un sòlid insoluble del líquid amb el qual està en contacte. Per exemple, per separar una mescla de dicromat de coure, $\text{CuCr}_2\text{O}_4$, i sofre, ens basem en el fet que el dicromat és soluble en aigua i el sofre no.
• Cristal·lització: És adequat per separar un sòlid dissolt en un líquid. Per exemple, de la dissolució blava de dicromat de coure, $\text{CuCr}_2\text{O}_4)_2$, es vol tornar a obtenir el dicromat sòlid. Per aconseguir-ho, evaporem l'aigua d'aquesta dissolució i s'obtenen de nou cristalls de dicromat. Les substàncies sòlides es dissolen millor en calent que en fred. Si dissolem la major quantitat possible d'un sòlid en aigua calenta i deixem que la dissolució es refredi, quan se n'evapori el dissolvent, el sòlid dissolt formarà cristalls.
• Separació Magnètica: Un dels components de la mescla és un metall ferromagnètic ($\text{Fe}$, $\text{Ni}$, $\text{Co}$) que se separa dels altres utilitzant un imant. Si barregem sofre amb llimadures de ferro ($\text{Fe}$), aquest es pot separar amb un imant gràcies a les propietats magnètiques del ferro.
• Decantació: És el procediment adequat per separar dos líquids immiscibles amb diferent densitat (oli i aigua). Per a aquest procediment s'usa un embut especial, anomenat embut de decantació, que té una vàlvula a la part inferior. Quan els dos líquids estan clarament separats, la vàlvula s'obre i surt el primer, que és el líquid de densitat més elevada. És important rebutjar la frontera entre els dos líquids (interfície).
• Destil·lació: Està indicat per separar dos líquids miscibles (es poden barrejar) que bullen a temperatures molt diferents, o un líquid que té un sòlid dissolt. La mescla s'introdueix en un recipient i s'escalfa. S'assoleix la temperatura d'ebullició, el líquid es converteix en vapor que es fa passar per un tub refrigerat en el qual es refreda i condensa.
• Cromatografia: Serveix per separar els diversos components d'una mescla homogènia aprofitant la distinta afinitat per un dissolvent. Les tècniques cromatogràfiques són molt variades, però en totes hi ha una fase mòbil que pot ser un líquid o un gas i una fase estacionària que sol ser un sòlid.

Lleis dels Gasos i Teoria Cinètica

Lleis dels Gasos Ideals

• Boyle-Mariotte (temperatura constant): $P_1\cdot V_1 = P_2\cdot V_2$
• Gay-Lussac (volum constant): $P_1/T_1 = P_2/T_2$
• Charles (pressió constant): $V_1/T_1 = V_2/T_2$

Teoria Cinètica dels Estats de la Matèria

Sòlid

Forma i volum constants, no s'expandeix i no es comprimeix. (Exemples: gel, sucre).

Líquid

Forma variable, volum constant, no s'expandeixen i es comprimeixen amb dificultat. (Exemples: aigua, oli).

Gas

Forma i volum variables, s'expandeix i es comprimeix. (Exemples: vapor d'aigua, aire).

Canvis d'Estat

Transicions de Sòlid a Gas

SÒLID $\xrightarrow{\text{Fusió}}$ LÍQUID $\xrightarrow{\text{Vaporització}}$ GAS

• Sublimació: Pas directe de sòlid a gas (Exemple: gel sec).

Transicions de Gas a Sòlid

GAS $\xrightarrow{\text{Condensació}}$ LÍQUID $\xrightarrow{\text{Solidificació}}$ SÒLID

• Sublimació Inversa: Pas directe de gas a sòlid (Exemple: clorur amònic, abans anomenat "clorico mercurico").