Química Esencial: Métodos de Separación, Disoluciones y Elementos Químicos

Métodos de Separación de Mezclas

Los métodos de separación de mezclas son procedimientos físicos que permiten separar los componentes de una mezcla sin alterar la composición química de las sustancias.

• Cristalización

  Sirve para separar mezclas homogéneas, por ejemplo, cuando se disuelve un sólido en un líquido. Se basa en la formación de cristales de un soluto a partir de una disolución.

• Destilación

  Método de separación utilizado también para mezclas homogéneas. Por ejemplo, para separar el alcohol del vino, aprovechando las diferentes temperaturas de ebullición de los componentes.

• Separación Magnética

  Cuando uno de los componentes de la mezcla es ferromagnético, se puede separar mediante un imán.

• Filtración

  Se utiliza para separar un sólido insoluble del líquido en el que está en contacto, haciendo pasar la mezcla a través de un medio poroso (filtro).

• Tamizado o Criba

  Sirve para separar mezclas en las que hay partículas de distinto tamaño, utilizando una malla con orificios específicos.

• Decantación

  Es un procedimiento para separar líquidos inmiscibles (que no se pueden mezclar) o un sólido de un líquido. Se usa para ello un embudo de decantación o simplemente dejando reposar la mezcla para que los componentes se separen por diferencia de densidad.

• Cromatografía

  Se utiliza para separar los componentes de una mezcla homogénea aprovechando su distinta afinidad por un disolvente (fase móvil) y una fase estacionaria.

Disoluciones (Mezclas Homogéneas)

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. Está compuesta por:

• Soluto: La sustancia que se encuentra en menor proporción y que se disuelve.
• Disolvente: La sustancia que se encuentra en mayor proporción y que disuelve al soluto.

Ejemplos de disoluciones según el estado de sus componentes:

• Sólido-Líquido: Agua y azúcar.
• Gas-Líquido: Gaseosa (CO2 en agua).
• Líquido-Líquido: Alcohol y agua.
• Gas-Gas: Aire (nitrógeno, oxígeno, etc.).
• Sólido-Sólido: Aleaciones (bronce, latón).

Tipos de Disoluciones

Dependiendo de la cantidad de soluto disuelto en una cantidad determinada de disolvente, las disoluciones se dividen en:

• Diluidas: Contienen una pequeña cantidad de soluto en relación con la cantidad de disolvente.
• Concentradas: Contienen una gran cantidad de soluto, pero aún pueden disolver más.
• Saturadas: Contienen la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura específica. No admiten más soluto.

Solubilidad

Se llama solubilidad de una sustancia a la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en un disolvente determinado a una temperatura y presión específicas. Se suele expresar en:

• Gramos de soluto por litro de disolvente: g de soluto / L de disolvente
• Gramos de soluto por 100 mL de disolvente: g de soluto / 100 mL de disolvente

Formas de Expresar la Concentración

La concentración de una disolución indica la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o de disolución. Las formas más comunes de expresarla son:

• Porcentaje en Volumen (% v/v)

  Indica el volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de disolución.

  % en volumen = (volumen de soluto / volumen de disolución) × 100

• Porcentaje en Masa (% m/m)

  Indica la masa de soluto por cada 100 unidades de masa de disolución.

  % en masa = (masa de soluto / masa de disolución (soluto + disolvente)) × 100

• Concentración en Masa (Densidad de Soluto)

  Indica la masa de soluto por unidad de volumen de disolución.

  Concentración en masa = masa de soluto / volumen de disolución

Las formas más corrientes de expresar la concentración en el Sistema Internacional (SI) son en kilogramos por metro cúbico (kg/m³), pero también se suelen utilizar otras unidades, siendo las más comunes gramos por litro (g/L).

Unidades en el Sistema Internacional (SI)

El Sistema Internacional de Unidades (SI) establece las unidades básicas para diversas magnitudes físicas:

Longitud

Metro (m)

Masa

Kilogramo (kg)

Tiempo

Segundo (s)

Temperatura

Kelvin (K)

Superficie

Metro cuadrado (m²)

Volumen

Metro cúbico (m³)

Densidad

Kilogramo por metro cúbico (kg/m³)

Velocidad

Metro por segundo (m/s)

Presión

Pascal (Pa) (1 atm ≈ 101 325 Pa = 760 mmHg)

Energía

Julio (J)

Símbolos y Valencias de Elementos Químicos

A continuación, se presenta una lista de elementos químicos clasificados por grupos, junto con sus símbolos y valencias más comunes:

Metales Alcalinos

• Litio (Li): (+1)
• Sodio (Na): (+1)
• Potasio (K): (+1)
• Rubidio (Rb): (+1)
• Cesio (Cs): (+1)
• Francio (Fr): (+1)

Metales Alcalinotérreos

• Berilio (Be): (+2)
• Magnesio (Mg): (+2)
• Calcio (Ca): (+2)
• Estroncio (Sr): (+2)
• Bario (Ba): (+2)
• Radio (Ra): (+2)

Metales de Transición

• Cromo (Cr): (+2, +3, +6)
• Manganeso (Mn): (+2, +3, +4, +6, +7)
• Hierro (Fe): (+2, +3)
• Cobalto (Co): (+2, +3)
• Níquel (Ni): (+2, +3)
• Platino (Pt): (+2, +4)
• Oro (Au): (+1, +3)
• Cobre (Cu): (+1, +2)
• Mercurio (Hg): (+1, +2)
• Plata (Ag): (+1)
• Cinc (Zn): (+2)

Metales Térreos (Grupo del Boro)

• Boro (B): (-3, +3)
• Aluminio (Al): (+3)

Carbonoideos (Grupo del Carbono)

• Carbono (C): (-4, +2, +4)
• Silicio (Si): (-4, +2, +4)
• Germanio (Ge): (+2, +4)
• Estaño (Sn): (+2, +4)
• Plomo (Pb): (+2, +4)

Nitrogenoideos (Grupo del Nitrógeno)

• Nitrógeno (N): (-3, +1, +2, +3, +5)
• Fósforo (P): (-3, +3, +5)
• Arsénico (As): (-3, +3, +5)
• Antimonio (Sb): (-3, +3, +5)
• Bismuto (Bi): (+3, +5)

Anfígenos (Grupo del Oxígeno)

• Oxígeno (O): (-2, -1)
• Azufre (S): (-2, +2, +4, +6)
• Selenio (Se): (-2, +2, +4, +6)
• Teluro (Te): (-2, +2, +4, +6)

Halógenos (Grupo del Flúor)

• Flúor (F): (-1)
• Cloro (Cl): (-1, +1, +3, +5, +7)
• Bromo (Br): (-1, +1, +3, +5, +7)
• Yodo (I): (-1, +1, +3, +5, +7)

Gases Nobles

• Helio (He)
• Neón (Ne)
• Argón (Ar)
• Criptón (Kr)
• Xenón (Xe)
• Radón (Rn)