PRÁCTICA Nº 5
METODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS
INTRODUCCION.
La materia suele clasificarse para su estudio
en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras se caracterizan porque
tienen composición fija, no pueden separarse por métodos físicos en otras
sustancias más simples y durante un cambio de estado la temperatura se mantiene
constante. Una mezcla es una combinación física de dos o más sustancias
puras, la mezcla tiene composición variable y sus componentes pueden separarse
por métodos físicos, además la temperatura es variable durante el cambio de
estado.
Las mezclas se clasifican en heterogéneas
cuando constan de dos o más fases y sus componentes pueden identificarse a
simple vista o con ayuda de un microscopio. Por ejemplo, un pedazo de granito
es una mezcla de pequeños granos de diferentes compuestos como cuarzo, mica y
feldespato. Las mezclas homogéneas, usualmente llamadas soluciones,
constan de una sola fase (región en la que todas las propiedades químicas y
físicas son idénticas). Los componentes de una solución están tan íntimamente
mezclados que son indistinguibles, tal es el caso de la solución que se forma
entre agua y NaCl (sal común).
En el laboratorio generalmente se requiere
separar los componentes de una mezcla, bien sea para determinar su composición
o para purificar los componentes y usarlas en reacciones posteriores. Las
técnicas a utilizar dependen del estado general de la mezcla (sólida, líquida o
gaseosa) y de las propiedades físicas de los componentes.
Los principales métodos de separación son los
siguientes:
SEDIMENTACIÓN
Ocurre cuando a una mezcla se le deja reposar
y en el fondo se deposita el sólido más denso que contiene.
Es la separación de un sólido insoluble del
líquido, vertiendo el líquido después de sedimentar el sólido. Se emplea para
separar un sólido de un líquido. En el laboratorio se utiliza el embudo de
decantación.
En los hogares se desarrolla este método de
forma cotidiana; por ejemplo: cuando alguien está enfermo y el doctor le
indica que debe tomar caldo de pollo desgrasado; por decantación se quita con
una cuchara la grasa que flota en el caldo, hasta obtener un producto sin
grasa. También cuando granos de cebada se coloca en un vaso con agua, la basura
y las semillas en mal estado flotarán, en tanto que los útiles se van al fondo.
A través de la decantación se logra separarlos.
Es el proceso por el que se separa un sólido
insoluble y finamente dividido de un líquido utilizando una pared porosa (papel
filtro, fieltro, asbesto, etc.), de forma que el líquido fluya por el papel y
el residuo (sólido) quede retenido en el papel.
Los filtros para purificar agua, tienen en su
interior una barra de material sólido (generalmente es un material poroso de
cerámica o carbón) que retiene las impurezas del agua cuando atraviesan
por él. Los dispositivos más comunes son: el papel filtro, la fibra de asbesto,
el fieltro, la fibra de vidrio, redes metálicas, tierras especiales;
filtros-prensa de acero inoxidable para separar la parte sólida que resulta del
arroz, lúpulo y malta.
En el hogar se utilizan como filtro la
coladera para separar, por ejemplo el jugo de tomate de la cascarilla para
preparar una sopa o al lavar las verduras en el chorro de agua. Las coladeras
en las calles tienen la finalidad de filtrar, impedir, el paso de cuerpos
sólidos.
Cada sustancia hierve a una temperatura y presión determinadas, de ahí que una mezcla
de líquidos miscibles o una disolución de un sólido en un líquido,
pueda separarse por destilación, proceso donde se aprovecha que el vapor en
equilibrio con un líquido contiene mayor proporción de los componentes más
volátiles.
El vapor generado se condensa en el interior
del refrigerante para ser colectado como producto destilado, el cual es muy
rico (tiene un alto contenido) en el componente más volátil.
Este procedimiento se emplea para purificar
líquidos, obtener agua destilada, bidestilada y tridestilada (utilizada para
soluciones inyectables) en la industria farmacéutica. En muchas comunidades se
utiliza un alambique para destilar bebidas alcohólicas regionales (aguardiente,
tequila, sotol, etc.), que concentra el porcentaje de alcohol en las bebidas,
elevándolo al orden de un diez por ciento original a cuarenta por ciento.
La cantidad de sal disuelta en agua aumenta
con la temperatura, al enfriarse una disolución caliente y saturada, la sal se
cristaliza (recupera su estado original de gránulos), debido a que la
cristalización se basa específicamente en la solubilidad; es decir al cambio de
la mezcla con la temperatura.
Productos de la cristalización son las típicas
frutas "cristalizadas" y el pescado seco y salado, donde la
concentración de sal o azúcar es tan alta que el agua del alimento es
"utilizada" por la sal o el azúcar para disolverse, al no haber más
agua disponible, éstas se cristalizan en la superficie del alimento, preservándolo
de la descomposición.
Es el paso de una sustancia del estado sólido
al gaseoso sin fundirse. En una mezcla, la presencia de una sustancia que
sublima permite su separación por este método.
Esta aplicación se observa en los desodorantes
utilizados en los inodoros, los cuales se colocan cerca del mismo y por
sublimación, dejan escapar el agente desinfectante y desodorante. Otro ejemplo
lo tenemos en las bolas de naftalina que se acostumbra colocar en los roperos
para proteger la ropa y madera de las polillas las cuales, por sublimación
desprenden el agente protector.
Es un método utilizado para separar un sólido
insoluble (finamente dividido y de difícil sedimentación) de un líquido. Se
realiza cuando la sedimentación es lenta, acelerando el proceso por medio de
rotación. Para esto se coloca la mezcla en un tubo de ensayo que se coloca en
una centrífuga y se hace girar a gran velocidad; con ello, la sustancia más
densa queda en el fondo y la de menor densidad en la superficie. Este proceso
es de gran utilidad en los análisis de leche (para separar sus componentes) y
sangre (para separar el plasma, el suero, etcétera).
El descubrimiento de esta técnica se debe al
botánico ruso M. Tswett cuando, en 1906, colocó pigmento vegetal en la parte
superior de una columna de vidrio rellena con yeso pulverizado, al hacerlo
observó en su interior cómo se separaban de la mezcla bandas de colores que al
agregar éter, descendían a diferentes velocidades. En toda cromatografía se
distinguen dos componentes: la fase estacionaria o soporte (columna de yeso) y
la fase móvil o eluyente (el éter).
En casa se puede observar cuando se quiere
quitar una mancha en la ropa y se le aplica un disolvente; en principio la
mancha se extiende sobre la tela formando bandas coloridas hasta que llega un
momento en que el disolvente y el trapo con que se frota, logra retirar la
mancha; algunas personas gustan decolorar sus prendas de mezclilla empleando
una disolución de hipoclorito de sodio (cloro blanqueador), al cual se le
forman manchas de diversas tonalidades de azul hasta llegar al blanco.
IMANTACIÓN
Con este método se aprovecha la propiedad de
algún material para ser atraído por un campo magnético. Los materiales ferrosos
pueden ser separados de otros componentes por medio de un electroimán, para su
tratamiento posterior.
PROCEDIMIENTO
EXPERIMENTAL
Objetivos
Mostrar algunas técnicas
de separación de los componentes de una mezcla y adquirir los criterios
necesarios para seleccionar una técnica específica con base en las propiedades
físicas que exhiban los componentes de la mezcla.
Materiales
3 vasos de precipitado de 500 ml
Probeta de 500 ml
Mechero de alcohol
Embudo de decantación
Hornilla eléctrica
Soporte universal
Varilla agitadora
Trípode metálico
2 Pinzas de sujeción metálicos
Rejilla de alambre con tela de asbesto
Papel filtro
200 ml de Agua destilada
200 ml de aceite vegetal
Sal común (ClNa)
Chatuelas (clavos pequeños)
Imán
Arena fina
Agua destilada
Hielo
Pasos para separar los componentes de una mezcla
Colocar 100 mL de agua en uno de
los vasos de precipitados.
Pesar 50 g de cloruro de sodio,
agregar a la mezcla y diluir con ayuda de la varilla.
Añadir 100 ml de aceite vegetal.
Pesar 50 g de clavos pequeños
(chatuelas) y agregar a la mezcla.
Pesar 50 g de arena fina y agregar
a la mezcla
Con la ayuda de un imán retirar
las chatuelas (imantación).
Vaciar la solución y dejar pasar
sobre un embudo cubierto con papel filtro, separar los granos de arena de la
mezcla y recibir el contenido en otro vaso de precipitados. (Filtración).
Luego, con ayuda de un embudo de
decantación separamos la fase acuosa de la fase oleosa y obtenemos una mezcla
solamente de agua y cloruro de sodio.
Finalmente, la mezcla sobrante
someter a cambios bruscos de temperatura, es decir primero colocar en baño
maría y luego colocar en un recipiente con hielos, así se podrá observar la
formación de sales de cloruro de sodio (cristalización).
CUESTIONARIO
Si mezclo 10 g de un compuesto A
con 150 ml de un compuesto B y luego
deseo separarlos, que propiedad
o propiedades debo
tener en cuenta
para utilizar la
técnica de separación
apropiada. ¿Qué método de separación utilizo?
Si cierta cantidad
en gramos de
un compuesto X
presenta impurezas y
se desea purificar
¿cuál sería el método
más apropiado para
liberar esas impurezas?.
Explique detalladamente en que
consiste el método.
Explique una técnica
por la cual
puede separar la
clorofila, xantofila y
caroteno de una
planta en el laboratorio. Explique
las propiedades que se debe
tener en cuenta
para aplicar este método y
describa el proceso que debe llevar
a cabo en la separación.
Investigar el método de separación que se utiliza en cada uno de los
siguientes procesos industriales:
-
Producción de azúcar
-
Producción de sal
-
Obtención de la gasolina
-
Tratamiento de aguas
-
Purificación de alcohol
-
Purificación de una muestra sólida
GLOSARIO
Discutir y anotar el significado de los
siguientes términos: aguas madres, decantación, digestión, evaporación, eficiencia,
filtración, homogénea, mezcla, precipitado, reacción, reactivo límite,
solución.
BIBLIOGRAFIA
Oliver C. 2012; ”Guía laboratorio
de química orgánica”. Universidad Mayor de San Andrés. La Paz- Bolivia.
LARA,C. 2012; ”Manual
de prácticas de laboratorio de química orgánica”. Universidad Mayor de San
Andrés. La Paz- Bolivia.
Microsoft
encarta 2009. 1993-2008 microsoftCorporation. Reservados todos los derechos.
MORALES Y. 2010; “Manual
de experiencias de química Orgánica”.
La Paz-Bolivia. s.e.
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