Métodos de Fraccionamiento y métodos de separación de fases.
Al encontrarnos frente a un sistema heterogéneos, es necesario mucha veces separarlos en sus fases o sus porciones homogéneas y como ya sabemos a su vez , estas ultimas en las sustancias que las forman.
Veamos a que nos referimos con los métodos de separación de fases y componentes, estos están relacionados a técnicas diferentes y poseen distintos nombres. Los que permiten separar los componentes de un determinado sistema heterogéneo. Son principalmente : Tamización, levigación, flotación, filtración, centrifugación, disolución, tría y separación por magnetismo.
Para la utilización de algunos o varios de estos métodos depende de la destreza del operador y también cual sea el sistema con el que deberá trabajar.
Si pensamos en los métodos que usan para separar a determinados componentes de sistema homogéneos se puede decir métodos de fraccionamiento. Al basarse en ellos es posible decidir si determinado sistema es homogéneo y una solución o una sustancia pura.
Métodos de fraccionamientos comunes son la destilación simple o destilación fraccionada.
No debemos olvidar también los métodos que existen «métodos Químicos», con este método es posible separar las sustancias puras en otras sustancias más simples.
Si ponemos un ejemplo bastante simple, si pasamos la corriente eléctrica, que podemos definir como método químico, a la sal de mesa fundida (esta es una sustancia compuesta), obtendremos dos sustancias simples , estas son el cloro por un lado y el sodio.
La «Tria es un termino rioplatense Argentino», también conocido como manual, este método es el más simples de todos los métodos, supongamos un corcho flotando en el agua esa separación es la definición de la «tria«.
Pongamos otro ejemplo de esta separación de mezclas, una mezcla de arenas con piedras.
Es un metodo de separacion de mezclas manual, que con solo la disposición y el gasto de energía del ser humano se logra con trabajo y un poquito de esfuerzo.
Este método es comparables con los métodos de un sistema material, Estos pueden ser sistemas homogéneo u heterogéneo.
Los métodos utilizados para la separación de mezclas y de disoluciones utilizan como base las propiedades físicas y químicas de los componentes de estas.
Estos métodos de separación de mezclas homogéneos que veras son.
Cristalización.
El método de cristalización es separar un soluto sólido para separarlo de un disolvente haciendo que cristalice el soluto, (inverso al proceso de la disolución
Este método se utiliza para separar una mezcla de sólidos que sean solubles en el mismo disolvente pero con curvas de solubilidad diferentes.
Una vez que la mezcla esté disuelta, puede calentarse para evaporar parte de disolvente y así concentrar la disolución.
Para el compuesto menos soluble la disolución llegará a la saturación debido a la eliminación de partes de disolvente y precipitará.
Todo esto puede irse precediendo sucesivamente e ir disolviendo de nuevo los distintos precipitados (esto recibiría el nombre de cristalización fraccionada) obtenidos para irlos purificando hasta conseguir separar totalmente de dos sólidos.
Cada nueva cristalización tiene un rendimiento menor, pero con este método puede alcanzarse el grado de pureza que se desee.
Normalmente, cuando se quieren separar impurezas de un material, como su concentración es baja la única sustancia que llega a saturación es la deseada y el precipitado es prácticamente puro.
La cristalización es el proceso inverso de la disolución.
Una forma simple de explicación seria la siguiente.
Técnica que consiste en hacer que se cristalice un soluto sólido con objeto de ser separado del disolvente en el que este disuelto. Para ello conviene evaporar parte del disolvente o dejar que e proceso ocurra a temperatura ambiente.
Si hay un enfriamiento rápido se obtiene pequeños cristales, cuando es lento los cristales son de mayor tamaño.
Destilación.
Destilación se utiliza para separar líquidos de una solución, tomándose como referentes las temperaturas de ebullición .
La destilación y la destilación fraccionada es el método utilizado cuando se quieren separar dos líquidos y uno de ellos es más volátil que el otro.
Es también útil cuando ambos líquidos tengan temperaturas de ebullición parecida.
Cuando calentamos las mezcla de vapor que aparecen, se expresa el compuesto de mayor porcentaje por el líquido más volátil.
Se recoge el vapor y se enfría, obteniéndose un líquido de concentración distinta al original.
La mezcla inicial ha cambiado también de composición y por tanto también de punto de ebullición.
La destilación fraccionada se utiliza cuando combinamos distintas destilaciones, y con esto puede conseguirse que sólo quede liquido menos volátil y evaporar completamente (y volver a condensar) el más volátil.
Mezcla, agregación de sustancias sin interacción química entre ellas.
Las propiedades de las mezclas varían según su composición y pueden depender del método o la manera de preparación de las mismas.
Los componentes individuales en una `mezcla heterogénea’ están físicamente separados y pueden observarse como tales.
Estos componentes se pueden recuperar por procedimientos físicos, como la filtración, la decantación o la separación magnética.
En una `mezcla homogénea’ o disolución el aspecto y la composición son uniformes en todas las partes de la misma.
El componente que está en mayor proporción y que generalmente es líquido se denomina disolvente, y el que está en menor proporción soluto. Las disoluciones pueden ser sólidas y gaseosas, pero la mayoría de ellas son líquidas.
Para separar los componentes de una disolución se utilizan técnicas como la cromatografía, la destilación o la cristalización fraccionada.
Separación
Las mezclas pueden separarse, ya que la unión entre sus componentes es sólo de tipo física. Por lo tanto, se pueden recuperar sus componentes sin que se altere la composición de ellos.
Las mezclas pueden realizarse entre dos sólidos, dos líquidos o entre un líquido y un sólido.
Analicemos cómo es la separación en cada caso:
·Un líquido y un sólido: se pueden usar tres métodos:
a)Filtración: consiste en hacer pasar la mezcla a través de un filtro, quedando retenido el sólido en el filtro y la parte líquida pasa a través de él. También se define como : Filtración, proceso de separar un sólido suspendido (como un precipitado) del líquido en el que está suspendido al hacerlos pasar a través de un medio poroso por el cual el líquido puede penetrar fácilmente. La filtración es un proceso básico en la industria química que también se emplea para fines tan diversos como la preparación de café, la clarificación del azúcar o el tratamiento de aguas residuales. El líquido a filtrar se denomina suspensión, el líquido que se filtra, el filtrado, y el material sólido que se deposita en el filtro se conoce como residuo.
En los procesos de filtración se emplean cuatro tipos de material filtrante: filtros granulares como arena o carbón triturado, láminas filtrantes de papel o filtros trenzados de tejidos y redes de alambre, filtros rígidos como los formados al quemar ladrillos o arcilla (barro) a baja temperatura, y filtros compuestos de membranas semi permeables o penetrables como las animales. Este último tipo de filtros se usan para la separación de sólidos dispersos mediante diálisis.
b)Destilación: es un poco más compleja, pero permite separar la parte líquida de la mezcla. Se logra aplicando calor sobre la mezcla, el líquido se evapora, y este vapor al pasar por un tubo de destilación, se condensa y el líquido se recupera en otro tiesto.
c) Evaporación: en este caso se le aplica calor a la mezcla, el líquido se evapora y la parte sólida queda.
·Dos sólidos: se pueden separar de dos maneras:
a)Magnetismo: esta mezcla se puede separar utilizando un imán. La mezcla debe contener un elemento metálico, que es atraído por el imán, quedando la otra sustancia.
b)Decantación: en este caso se prepara la mezcla de los dos sólidos y luego se coloca en un líquido, los dos sólidos se separan ya que uno se hunde (decanta) y el otro flota. La decantación se puede definir también como:
Decantación, procedimiento de separación de un líquido y un sólido insoluble en él, o de dos líquidos no miscibles, aprovechando la acción de la gravedad.
Liquido a Liquido
En la separación de dos líquidos no miscibles, como el agua y el aceite, se utiliza un embudo de decantación que consiste en un recipiente transparente provisto de una llave en su parte inferior. Al abrir la llave, pasa primero el líquido de mayor densidad y cuando éste se ha agotado se impide el paso del otro líquido cerrando la llave. La superficie de separación entre ambos líquidos se observa en el tubo estrecho de goteo.
Dos líquidos: se separan mediante la destilación. Este método se basa en el antecedente de que cada líquido tiene una temperatura específica de ebullición. Por ejemplo: si se tienen dos líquidos uno hierbe a 70º C y el otro a 98º C. Al aplicar calor se evaporará primero el líquido que tiene una menor temperatura de ebullición, por lo tanto, éste se recuperará antes.
C) La cristalización fraccionada se utiliza para separar una mezcla de dos sólidos cuya solubilidad es distinta a una temperatura dada.
Bien, en química sabemos que cada componente de una mezcla retiene sus propiedades, podemos pensar en como se podría separar sus componentes.
En la imagen de arriba podemos ver con claridad (hierro y oro) esta separación esta echa por un imán el cual atrae las limaduras de hierro dejando atrás las partículas del oro.
Químicamente se puede aprovechar sus diferencias entre metales ya que hay muchos ácidos que disuelven el hierro pero no en oro de este modo se podría usar el método de filtración.
Como método de evaporación podemos poner el ejemplo del agua con la sal al hervir el agua esta se evapora quedando solo la sal.
En la próxima veremos métodos de separación de faces.
Veremos aquí los diferentes métodos de separación, de acuerdo a cada componente empezaremos por.
Métodos físicos: estos métodos son aquellos en los cuales la mano del hombre no interviene para que estos se produzcan, un caso común es el de sedimentación, si tu depositas una piedra en un liquido el solido rápidamente se sumergiría por el efecto de la gravedad.
Métodos mecánicos:Decantación, se aplica para separar una mezcla de líquidos o un solido insoluble de un liquido, en el caso de un solido se deja depositado por sedimentación en el fondo del recipiente y luego el liquido es retirado lentamente hacia otro recipiente quedando el solido depositado en el fondo del recipiente, ahora bien cuando los líquidos no miscibles estos líquidos al mezclarse tienen la propiedad de ir separándose en el recipiente, al comienzo quedan como un sistema homogéneo pero luego al separarse se puede sacar al liquido que quede en la parte superior, quedando el otro en el recipiente de origen.
Método de Filtración
Filtración: es aplicable para separar un solido insoluble de un liquido se emplea una malla porosa tipo colador, la mezcla se vierte sobre la malla quedando atrapada en ella el solido y en el otro recipiente se depositara el liquido, de ese modo quedan separados los dos componentes.
Para no confundirnos de métodos, las aplicaciones a través de materiales porosos como el papel filtro, algodón o arena se separan el sólido que se encuentra suspendido en un líquido.
De esta manera estos materiales son quienes permiten que solamente pase el líquido, reteniendo al sólido.
Evaporación: Aquí un solido soluble y un liquido por medio de temperatura de ebullición la cual evaporara completamente y luego por condensación se recuperara el liquido mientras que el solido quedara a modo de cristales pegado en las paredes del recipiente de donde podría ser recuperado.
Punto de ebullición: cuando un liquido a determinada temperatura se va evaporando. Todos los líquidos presentan diferentes puntos de ebullición. Sublimación: Es para separar una mezcla de dos sólidos con una condición uno de ellos podría sublimarse, a esta mezcla se aplica una cantidad determinada de calor determinada produciendo los gases correspondientes a los elementos, estos vuelven a recuperarse en forma de sólidos al chocar sobre una superficie fría como una porcelana que contenga agua fría, de este modo los gases al condensarse se depositan en la base de la pieza de porcelana en forma de cristales.
Centrifugación: aquí como tantas ocasiones pondremos de ejemplo al talco como solido, para acelerar su sedimentación se aplica una fuerza centrifuga la cual acelera dicha sedimentación, el movimiento gravitacionál circular por su fuerza se logra la separación.
Destilación: esta separación de mezcla se aplica para separar una mezcla de mas de dos o mas líquidos miscibles, los líquidos como condición deben de tener por lo menos 5º de diferencia del punto de ebullición.
De esta forma se ira calentando hasta llegar al punto de ebullición del primer liquido, se mantendrá esta temperatura colocando o sacando el mechero para mantener la temperatura de ebullición, a modo de calor regulado de vaporización, cuando ya no se observa vapores se aumenta la temperatura al punto de ebullición del segundo liquido, podría ser repetitiva la operación según el número de líquidos que contenga la mezcla. Como iniciar cesión.
Los vapores que se producen pasan por un condensador o refrigerante de tal manera que los vapores se irán recuperando en recipientes.
Destilación: Técnica que se utilizada para purificar un líquido o bien separar los líquidos de una mezcla líquida.
Se trabaja en dos etapas: estas son la transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.
Destilación: Técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.
Decantación
LIQUIDO -LIQUIDO:
Líquidos de diferente densidad:
Estos dejándolos en reposo sedimentan.
Información extra.
La información extra de la que dispongo es una breve descripción del método de decantación para separar mezcla heterogéneas, y las propiedades de los dos componentes empleados, el agua y el aceite.
La decantación
La decantación es un proceso físico de separación de mezclas, especial para separar mezclas heterogéneas, estas pueden ser exclusivamente líquido – líquido ó sólido – líquido.
Esta técnica se basa en la diferencia de densidades entre los dos componentes, que hace que dejándolos en reposo se separen quedando el más denso arriba y el más fluido abajo.
Para realizar esta técnica se utiliza como instrumento principal un embudo de decantación, que es de cristal y esta provisto de una llave en la parte inferior.
Como se realiza su extracción en esta técnica de separación, se basa en las diferentes afinidades de los componentes de las mezclas en dos solventes distintos y no solubles entre sí.
Es una técnica muy útil para aislar cada sustancia de sus fuentes naturales o de una mezcla de reacción.
La técnica de extracción simple es la más común y utiliza un embudo especial llamado embudo de decantación.
Tamización: en la imagen de abajo podemos apreciar claramente el método de separación por tamización.
El tamizado es un método de separación de los más sencillos, consiste en hacer pasar una mezcla de cualquier tipo de sólidos, de distinto tamaño, a través de el tamiz.
Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos, de esta forma podrás separa dos o más sólidos, dependiendo tanto de dichos sólidos como el tamizador que utilizamos.
Cromatografía.
La Cromatografía es la separación de aquellos componentes de una mezcla que es homogénea.
Para ampliar este tema tienes que hacer clic aquí en Cromatografía
En el vídeo que pueden ver se aprecia claramente.
Gracias a todos mis amigos lectores y todo lo que creen que les falte saber, me lo comentan un saludo.
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ATENCIÓN A TODOS LOS ESTUDIANTES:
VIENDO QUE SE REPITE LOS PEDIDOS DE AMPLIACIÓN DE ESTE TEMA LES ACLARO QUE AQUÍ DEBAJO ESTÁN LAS ENTRADAS A LOS ARTÍCULOS CON EL RESTO DE LOS MÉTODOS AMPLIADOS Y LOS QUE LES FALTEN, MÁS LOS POSTULADOS Y MODELOS, GRACIAS
Desde ya gracias a todos por sus indicaciones, un saludos y sean felices.
Para continuar ampliando este tema sugerimos entrar en los enlaces de los otro metodos de separación de mezclas que están en este articulo.
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La electrolisis reacción de Redox no espontánea, se produce mediante el pasaje de una corriente eléctrica.
Es un proceso inverso al de la pila eléctrica esto se lleva a cabo en un contenedor llamado cuba electrolítica.
Siempre en textos se pone como un ejemplo realmente simple el de la electrolisis del agua, cuando la corriente pasa descompone a este liquido en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno.
Veamos en que consiste e proceso electrolítico.
Tanto se disuelve como se funde el electro-lito en determinados disolventes, esto se produce con el fin que dicha sustancia pueda ser separada en iones (ionización).
Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución.
El electrodo conectado al polo negativo se conoce como cátodo, y el conectado al positivo como ánodo.
Cada electrodo mantiene atraidos a los iones de carga opuesta. Así, los iones positivos, o cationes, son atraídos al cátodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia el ánodo.
La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias.
Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).
En definitiva lo que ha ocurrido es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica ha sido la encargada de aportar la energía necesaria.
Es importante tomar en consideración estos dos puntos.
1- Nunca debe juntar los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a hacer su proceso y la batería se va a sobrecalentar y se quemará
2 – Debe utilizar siempre corriente continua (energía de baterias) NO corriente alterna (energía de enchufe).
Es uno de los principales métodos químicos de separación. La principal ventaja del método electrolítico es que no es necesario aumentar la temperatura para que la reacción tenga lugar, evitándose pérdidas energéticas y reacciones secundarias.
Industrialmente es uno de los procesos más empleados en diferentes áreas, como la obtención de elementos a partir de compuestos (cloro, hidrógeno, oxígeno), la purificación de metales ( el mineral metálico se disuelve en ácido, obteniéndose por electrolisis el metal puro) o la realización de recubrimiento metálicos protectores y/o embellecedores (niquelado, cromado, etc.).
Gravimetrías.
Por gravimetría se entiende la separación de un componente de una disolución liquida mediante su precipitación a través de una reacción química.
La sustancia que se desea obtener reacciona con otra sustancia química, de forma que el resultado de la reacción es un producto sólido que precipita por gravedad en el fondo de la disolución y puede ser separado de ella por métodos físicos.
Ejemplo:
En separación de la plata de una disolución de nitrato de plata, se somete esta sustancia a reacción con ácido clorhídrico, obteniendo un precipitado blanco de cloruro plata insoluble.
Métodos de separación físicas: no destruyen las sustancias originales.
Métodos Físicos de Separación.
Los métodos utilizados para la separación de mezclas y de disoluciones utilizan como base las propiedades físicas y químicas de los componentes de estas.
A diferencia de éstos, en los métodos químicos si se destruyen las sustancias, son las siguientes.
Cristalización.
Este método se utiliza para separar una mezcla de sólidos que sean solubles en el mismo disolvente pero con curvas de solubilidad diferentes.
Una vez que la mezcla esté disuelta, puede calentarse para evaporar parte de disolvente y así comcentrar la disolución.
Para el compuesto menos soluble la disolución llegará a la saturación debido a la eliminación de partes de disolvente y precipitará.
Todo esto puede irse precediendo sucesivamente e ir disolviendo de nuevo los distintos precipitados (esto recibiría el nombre de cristalización fraccionada) obtenidos para irlos purificando hasta conseguir separar totalmente de dos sólidos.
Cada nueva cristalización tiene un rendimiento menor, pero con este método puede alcanzarse el grado de pureza que se desee.
Normalmente, cuando se quieren separar impurezas de un material, como su concentración es baja la única sustancia que llega a saturación es la deseada y el precipitado es prácticamente puro.
La cristalización es el proceso inverso de la disolución.
Filtración.
En la filtración, se hace pasar la mezcla por filtros de distintos tamaños, en los que quedan retenidas las partículas de mayor tamaño que los poros del filtro.
Es un método sencillo y barato, sólo es útil en algunas situaciones.
Es uno de los métodos más simples de separación física, que no altera las propiedades de las sustancias que intervienen.
Destilación.
La destilación y la destilación fraccionada es el método utilizado cuando se quieren separar dos líquidos y uno de ellos es más volátil que el otro.
Es también útil cuando ambos líquidos tengan temperaturas de ebullición parecida. Cuando calentamos las mezcla e vapor que aparece está compuesto en mayor porcentaje por el líquido más volátil.
Se recoge el vapor y se enfría, obteniéndose un líquido de concentración distinta al original.
La mezcla inicial ha cambiado también de composición y por tanto también de punto de ebullición.
La destilación fraccionada se utiliza cuando combinamos distintas destilaciones, y con esto puede conseguirse que sólo quede liquido menos volátil y evaporar completamente (y volver a condensar) el más volátil.
Cromatografía.
La cromatografía se utiliza con los fluidos, que pueden ser gases o líquidos, se empuja a circular la mezcla por un sólido o un líquido que permanece estacionario (fase estacionaria).
Los distintos componentes de la mezcla circulan a velocidades diferentes por la fase estacionaria, y por lo tanto unos componentes están más tiempo retenidos de ella que otros, emergiendo después. Sirve como método físico de separación.
La fase estacionaria puede ser tipicamente un sólido poroso como la celulosa, o como el gel.
Las moléculas de menor tamaño pueden cruzar todos los poros e invierten más tiempo en el recorrido mientras que las moléculas mayores de la mezcla no «pierden tiempo» en los poros, emergiendo más rápidamente.
Centrifugación.
Se habla de centrifugación cuando tenemos partículas de distinto tamaño en un medio acuoso, éstas sedimentan hacia el fondo a una velocidad que depende de su peso.
Este efecto podría utilizarse para separar componentes de distinto peso, si no fuera porque las velocidades de sedimentación son pequeñísimas, por lo que el sistema no es útil.
Así, pues lo que se hace es aumentar dichas velocidades de sedimentación haciendo girar muy rápidamente la mezcla. En este caso, la fuerza centrifuga hace el papel de la gravedad (peso) y puede ser mucho mayor que éste haciendo girar muy rápido la mezcla: este es el principio de la centrifugacion y de la ultracentrifugación.
Se coloca la mezcla en un aparato que la haga girar a velocidad angular constante muy elevada.
Una vez está girando, la mezcla experimenta una aceleración centripeda que puede llegar a ser, en ultracentrifugadoras de laboratorio, unas 5.000.000 veces la aceleración de la gravedad.
Esta fuerza empuja a sedimentar, a distinta velocidad, a las partículas de distinta masa de la mezcla, creándose distintos estratos con las partículas de cada clase.
Este método es muy utilizado en biología y medicina.
