Elementos, compuestos y mezclas
Las sustancias son los materiales con los que trabaja el químico y éstas pueden ser puras o no. Las sustancias puras se clasifican en elementos y compuestos.
Los elementos son sustancias simples que no pueden descomponerse por métodos químicos ordinarios.
La mínima unidad material que representa las características de un elemento es el átomo. Un elemento posee átomos iguales entre sí y diferentes a los de otro elemento.
Desde la antigüedad se conocen varios elementos, algunos son muy abundantes, otros son muy raros, algunos son radiactivos y otros se han sintetizado en el laboratorio y tienen una vida muy corta.
Los elementos se representan por medio de un símbolo y se encuentran ordenados en la tabla periódica.
Por ejemplo:
0826jccm (2015). elementos(sic). Recuperado de http://youtu.be/dMKa86uTFJQ
Los compuestos son sustancias que resultan de la unión química de dos o más elementos en proporciones definidas, se combinan de tal manera que ya no es posible identificarlos por sus propiedades originales e individuales y solamente por medio de una acción química se les puede separar.
Los compuestos se representan con fórmulas y la mínima unidad material que simboliza las características del compuesto es la molécula. Por ejemplo: ácido sulfúrico (H2SO4), cloruro de sodio (NaCl), amoníaco (NH3) y agua (H2O).
0826jccm (2015). mezcla(sic). Recuperado de http://youtu.be/VmAm44Gkjjw
Las mezclas son el resultado de la unión física de dos o más sustancias a las cuales se les llama componentes, éstos pueden ser elementos o compuestos, y al efectuarse dichas mezclas conservan sus propiedades individuales.
La composición de las mezclas es variable y sus componentes podrán separarse por medios físicos o mecánicos debido a que no están unidos químicamente.
Las mezclas se pueden clasificar en homogéneas y heterogéneas.
Mezclas homogéneas: Son aquéllas cuyos componentes forman una sola fase y no se puede distinguir un componente de otro.
Ejemplo: la sangre, el agua de mar o una solución alcohólica.
Mezclas heterogéneas: Son aquéllas cuyos componentes no forman una fase homogénea, es decir, no hay una distribución uniforme de los mismos.
Ejemplo: arena, limadura de hierro, agua.
Con el objetivo de comprender mejor el tema, observa el siguiente video que muestra la diferencia entre las mezclas homogéneas y las heterogéneas.
0826jccm (2015). tipos mezclas(sic). Recuperado de http://youtu.be/KpJjQBuRLDU
Observa la siguiente tabla e identifica las diferencias entre compuesto y mezcla.
El químico trabaja frecuentemente con mezclas, ya sea a nivel laboratorio o industrial para obtener las sustancias en estado puro.
Métodos de separación de mezclas
La separación de los compuestos que integran una mezcla se realiza aprovechando las propiedades físicas de cada uno de ellos y se pueden aplicar métodos mécanicos comunes como:
Da clic en cada una de las flechas o puntos para ver la información.
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DFIE – IPN (2015). Filtración [Imagen de elaboración propia]Filtración
Se usa en mezcla sólido insoluble-líquido donde el sólido es de un tamaño tal que permite su separación mediante un medio filtrante, de manera que el sólido en cuestión quede retenido en el papel filtro y el líquido pase a través de él recuperándolo en algún recipiente o desechándolo, según sea el caso.
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DFIE – IPN (2015). Filtración al vacío [Imagen de elaboración propia]Filtración al vacío
Es una operación como la que se describió anteriormente, sólo que en este caso interviene una bomba de vacío para extraer el aire de un recipiente y conseguir un filtrado en menor tiempo.
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DFIE – IPN (2015). Decantación [Imagen de elaboración propia]Decantación
Se emplea para separar un sólido de grano grueso e insoluble de un líquido. Consiste en verter el líquido después de que se ha sedimentado el sólido.
Se utiliza también para separar dos líquidos no miscibles y de diferentes densidades, para tal fin se usa un embudo de separación en el cual el menos denso quedará en la parte superior y el más denso en la parte inferior.
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DFIE – IPN (2015). Destilación [Imagen de elaboración propia]Destilación
Se ocupa para separar mezclas de líquidos miscibles. Este método está basado en la diferencia de los puntos de ebullición de las sustancias componentes; se separan conforme alcancen su temperatura de ebullición al someterse la mezcla a un calentamiento, este método incluye una evaporación y condensación sucesivas de los componentes ya separados, obteniéndose cada uno de ellos en estado líquido.
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DFIE – IPN (2015). Cristalización [Imagen de elaboración propia]Cristalización
Se usa para separar los componentes disueltos en un líquido en el que se considera su grado de solubilidad. Cristaliza de manera gradual cada uno de los componentes disueltos, ya sea por una lenta evaporación del líquido o por la disminución de la temperatura (cristalización fraccionada). El procedimiento se lleva a cabo en un cristalizador.
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DFIE – IPN (2015). Evaporación [Imagen de creación propia]Evaporación
Se emplea para separar mezclas de sólido soluble en un líquido; el proceso consiste en un aumento en la temperatura hasta que el líquido hierve y pasa al estado de vapor, quedando como residuo el componente sólido. Cabe aclarar que si la separación del líquido, que muchas veces es agua, es total se realiza la operación de secado; en el caso de que dicha eliminación sea parcial se dice que la mezcla en cuestión simplemente se concentra.
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DFIE – IPN (2015). Sublimación [Imagen de elaboración propia]Sublimación
Método utilizado en la separación de sólidos, aprovechando que alguno de ellos tiene la propiedad de sublimarse (pasar del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido) al someterse la mezcla a un aumento de temperatura apropiado y, de esta manera, se separa de dicha mezcla recuperando el estado sólido por enfriamiento de sus gases.
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DFIE – IPN (2015). Tamizado o cribado [Imagen de elaboración propia]Tamizado o cribado
Se usa para separar mezclas de sólidos con diferentes tamaños de partículas, para ello se emplean mallas de tamaño específico cuyo tejido proporciona diferentes diámetros, según el número de malla.
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freepik (2013). Magnet [Imagen]. Tomada de https://goo.gl/8D60HVImantación
"Este método aprovecha la propiedad de algunos materiales de ser atraídos por un campo magnético". Por ejemplo: el fierro (Fe), el cobalto (Co) y el níquel (Ni) tienen propiedades ferromagnéticas.
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Hettich (s.f.). Centrífuga de laboratorio [Imagen] Modificada de https://goo.gl/rWv9MxCentrifugación
Se utiliza para separar mezclas (de sólido insoluble de grano muy fino y de difícil sedimentación) de un líquido. Consiste en someter la mezcla a la acción de la fuerza centrífuga, ello favorece la sedimentación del sólido, el cual se separa finalmente por decantación .
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Diferencia de solubilidad
Este método "permite separar sólidos de líquidos o líquidos de líquidos al contacto con un solvente que selecciona uno de los componentes de la mezcla. Este componente es soluble en el solvente adecuado y es arrastrado para su separación ya sea por decantación, filtración, evaporación o destilación que habrá de dejarlo en estado puro".
En la siguiente videocápsula podrás percatarte de la separación de los componentes de una mezcla heterógenea conformada por arena, limadura de fierro, yodo y cloruro de sodio, en ésta observarás la secuencia de los diferentes métodos de separación que se utilizaron para su segregación, considerando sus propiedades físicas.
Primero se lleva a cabo la separación de la limadura de fierro, para ello se utiliza el método de imantación debido a que se aprovechan sus propiedades ferromagnéticas; posteriormente se separa el yodo mediante la sublimación y deposión del mismo; después se adiciona agua para aprovechar la solubilidad del cloruro de sodio en este líquido y se realiza una decantación y filtración para que el líquido quede sin residuos de arena, al efectuar estos métodos se separa la arena; por último, se tiene el cloruro de sodio disuelto en el agua, por lo que se procede a calentar para evaporar el agua y obtener los cristales de cloruro de sodio (sal común) utilizando el método de evaporación.
De esta forma se obtienen los cuatro componentes: limadura de fierro, yodo, arena y cloruro de sodio.
Da clic en la videocápsula Métodos de separación.
