Quimica

PRÁCTICA # 1: SEPARACIÓN DE MEZCLAS DE SÓLIDOS POR DIFERENTES MÉTODOS

1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA:

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. Unamezcla 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. Si después de mezclar algunas sustancias, éstas reaccionan químicamente, entonces no se pueden recuperar por medios físicos, pues se han formado compuestos nuevos.

Las mezclas seclasifican 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 yfísicas 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.

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 utilizardependen del estado general de la mezcla (sólida, líquida o gaseosa) y de las propiedades físicas de los componentes.

Para separar mezclas sólidas homogéneas se pueden utilizar las siguientes técnicas de separación: disolución, lixiviación y extracción. Éstas técnicas requieren de la utilización de un solvente selectivo para separar uno o algunos de los componentes. Cuando la mezcla sólida contienepartículas de diferente tamaño se utiliza el tamizado; en ciertos casos es posible usar también la sublimación cuando uno de los componentes de la mezcla es capaz de sublimarse (pasar directamente del estado sólido al gaseoso).

También es posible en este caso emplear la técnica de la precipitación química, que consiste en la disolución de la mezcla para separar el compuesto de interésadicionando un reactivo o sustancia química que forme con éste un producto insoluble en el agua y que pueda ser separado y recuperado posteriormente, aunque este método requiere conocer de antemano la composición precisa de la mezcla, ya que existe la posibilidad de formar más de un producto insoluble si no se selecciona el reactivo adecuado.

Para separar mezclas heterogéneas, por ejemplosólido-líquido, se pueden utilizar técnicas tales como la filtración, la centrifugación o la decantación. La filtración puede ser simple (por gravedad) y al vacío. La filtración por gravedad se realiza vaciando la mezcla sobre un embudo que contiene un papel de filtro. El líquido pasa a través del papel y el sólido es retenido. El embudo generalmente se soporta sobre un aro de hierro o sobre un trípode.

En elcaso de las mezclas homogéneas que involucran un líquido y un sólido (soluciones), su separación se basa en el principio de que todos los sólidos disueltos en agua presentan una solubilidad, definida como la cantidad de gramos de dicha sustancia que es capaz de disolverse sin problemas en 100 g de líquido (generalmente agua). Este valor es único para cada sustancia y depende de la temperatura,siendo mayor generalmente a temperaturas más altas; los valores de solubilidad de algunas sustancias se muestran en la Tabla 1. La separación de mezclas en las que se encuentra más de una sustancia sólida disuelta en el agua o de algunas mezclas de sustancias sólidas se hace empleando la cristalización fraccionada, que consiste en calentar a ebullición la mezcla hasta que el volumen se reduce...