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Separación de Mezclas Cristalización y Decantación

Separación de mezclas.

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.

Metodos de Separación de mezclas “Inicio”

Destilación

Destilación.

  • Introducción
  • En el aislamiento tanto como en la purificación  de los distintos compuestos orgánicos, estas son  son operaciones básicas químicas reflejadas en la destilación, extracción, cristalización, absorción, cromatografía, etc.. Que en cada caso aprovecha las propiedades físico químicas de compuestos orgánicos, involucrados en estos procesos, entre estas propiedades podemos citar:

    • Puntos de ebullición.
    • Polaridad.
    • Puntos de fusión.
    • Solubilidad.
    • Miscibilidad.

    Aquí estudiamos la operación básica de aislamiento y purificación llamada destilación.

  • Fundamento Teórico
  • La destilación es una operación utilizada con frecuencia para la purificación y aislamiento de líquidos orgánicos. La destilación aprovecha las volatilidades y puntos de ebullición de los componentes líquidos a separar.

    La destilación depende de parámetros como: El equilibrio liquido vapor, temperatura, presión, composición, energía.

    • El equilibrio entre el vapor y el liquido de un compuesto esta representado por la relación de moles de vapor y liquido a una temperatura determinada, también puede estudiarse este equilibrio a partir de sus presiones de vapor.
    • La temperatura influye en las presiones de vapor y en consecuencia de la cantidad de energía proporcionada al sistema, también influye en la composición del vapor y el liquido ya que esta depende de las presiones del vapor.
    • La presión tiene directa influencia en los puntos de ebullición de los líquidos orgánicos y por tanto en la destilación.
    • La composición es una consecuencia de la variación de las presiones de vapor, de la temperatura que fijan las composiciones en el equilibrio.
    • Puntos de ebullición, son aquellos puntos o temperaturas de compuestos puros a las que sus presiones de vapor igualan a la presión atmosférica, produciéndose el fenómeno llamado ebullición.

    2.1. Clasificación de la destilación

    Existen las siguientes:

    – Destilación simple o sencilla.

    • Destilación Fraccionada.
    • Destilación por Arrastre de vapor.
    • Destilación a presión reducida o al vacío.

    2.2. Destilación Simple

    Utilizando el sistema de la figura siguiente, el liquido se destila desde el matraz de destilación, ocurriendo primeramente la vaporización, estableciéndose el equilibrio liquido vapor. Parte del vapor se condensa en las paredes del matraz, pero la gran parte pasa por la salida lateral condensándose debido a la circulación del agua fria por el tubo refrigerante, a este producto se le conoce como, “destilado”, y a la porción que queda en el balón de destilación el “residuo”,se debe mantener el ritmo de destilación, manteniendo continuamente una gota de condensado en el bulbo del termómetro. Para evitar el sobrecalentamiento de los líquidos es necesario introducir en el balón, núcleos de ebullición y mantener constante el ritmo de destilación. La destilación simple es aplicable en los sistemas que contengan líquidos orgánicos de puntos de ebullición bastante diferenciados, ejemplo: Sistema butano-etanol, agua-metanol.

    2.3. Destilación fraccionada

    La destilación fraccionada no es nada mas que una técnica para realizar una serie completa de pequeñas separaciones (destilación simple), en una operación sencilla y continua, que utiliza el equipo de la figura siguiente. Una columna de destilación fraccionada proporciona una gran superficie para el intercambio de calor, en las condiciones de equilibrio, que se establece entre el vapor que asciende y el liquido (condensado) que desciende. Esto tiene como consecuencia una serie completa de evaporaciones y condensaciones parciales en toda la longitud de la columna de fraccionamiento. Cuando el condensado en algún punto de la columna toma calor del vapor, parte se evapora de nuevo y el vapor formando el mas rico en el componente mas volátil (el de menor ebullición). Al mismo tiempo, cuando el vapor cede calor al condensado, parte del mismo se condensa, siendo este condensado mas rico en el componente menos volátil (el de mayor punto de ebullición), bajo este panorama podemos decir que partiendo de la base de la columna, a medida que aumenta la altura aumenta el enriquecimiento del componente mas volátil e inversamente con el componente menos volátil. También se establece a lo largo de la columna un gradiente de temperaturas que varían desde el punto de ebullición del componente X hasta el punto de ebullición del componente Y. Existe una influencia adicional al equilibrio termodinámica liquido-vapor, y este es el intercambio de energía (perdida) que se verifica  la columna de fraccionamiento.

    2.4. Destilación al vacío

    Muchas sustancias no pueden purificarse por destilación a la presión ordinaria, por que se descomponen a temperaturas cercanas a su punto de ebullición normal, en otros casos la destilación requiere de inmensas inversiones o utilización de energía en gran cantidad, o finalmente poseen problemas de equilibrio liquido-vapor, en consecuencia se emplea el método de destilación al vacío o a presión reducida. Sabemos que un liquido empieza a hervir cuando su presión de vapor iguala a la presión atmosférica o de operación, por lo tanto si reducimos la presión de operación tendremos la ebullición a temperaturas bajas, esta no incluye a la destilación fraccionada.

    2.5 Destilación por arrastre de vapor

    Es una técnica que sirve fundamentalmente para separar sustancias insolubles en agua y literalmente volátiles, de otros productos no volátiles mezclados con ellas. Esta método es un buen sustituto de la destilación al vacío, y tiene algunas ventajas, ya que la destilación se realiza a temperaturas bajas. El comportamiento de la destilación de un sistema de dos fases miscibles, donde cada liquido ejerce su propia presión de vapor y la suma de ambas es de la presión de operación, y son independientes de las cantidades relativas de la mezcla. Estos hechos constituyen la base para la purificación de sustancias por el arrastre de una corriente de vapor. Existen varios compuestos orgánicos de punto de ebullición relativamente alto que con agua co-destilan en una cantidad en peso lo suficientemente grande para ser destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullición del agua.

    Esto se debe a sus pesos moleculares relativamente elevados comparados con las del agua.

    Sustancias puras y mezclas

    A diario convivimos con diferntes tipo de materia aire (gss), gasolina (liquido), el pavimento (solido), quimicamente no son puras.

    Es asi que podriamos descomponer o separar estas materias en sustancias puras.

    A que llamariamos sustancias entonces? literalmente seria una definicion tal ” una sustancia pura( que normalmente solo llamamos sustancia), es materia que tiene una composición física y propiedades caracteristicas”.

    El ejemplo que en toda clase de química veras es el H2O agua y sal de mesa (cloruro de sodio).

    Los elementos son sustancias que no se pueden descomponer en sustancias mas simples, esto es que cada elelmento se compone de un solo tipo de átomo.

    Pero como veras en cambio los compuestos de dos o mas elementos, contienen dos o mas clases de átomos.

    a diario podras ver diferentes tipòs de mezcla ya que se componen de mas combinaciones de sustancias las cuales mantendran sus propiedades químicas.

    Pero las propiedades puras poseen composiciones fijas, pero las comnposiciones de las mezlas puede varias, es asi que el café con azúcar puede tener mas o menos cantidad de azúcar pero siempre sera una mezcla y cada uno es un componenete de la misma.

    Veamos ahora la arena, madera, roca; estas no tienen la misma composición, a estas llamaremos heterogéneas, mientras que las mezclas que son uniformes en todos sus puntos son homogéneas.

    El aire es y una mezcla (homogénea).

    La roca es una mezcla (heterogénea).

    Vaporización

    Vaporización
    Liquido -> Gaseoso

    Ebullición: se produce a temperatura de ebullición, se caracteriza por la formación de burbujas en el interior del liquido.

    Vaporización: se da a una temperatura menor a la de ebullición.

    Condensación: (vapor a liquido).
    Cuando la sustancia o cuerpo se encuentra a temperatura ambiente en general, en estado liquido.
    Ejemplo: H2O agua.
    CoH alcohol formula general.

    Licuación: (gas a liquido).

    Ejemplo: O2 (o), Dioxígeno, a temperatura ambiente y presión ambiente, se encuentra en estado gaseoso, cuando cambia de estado gaseoso a liquido se dice que el dióxido se va licuando.

    El punto de fusión normal.

    El punto de fusión normal coincide con el punto de solidificación normal.
    Ejemplo: para el agua , es Oºc en ambos casos a 1 atm.