En la entrada anterior vimos los procedimientos físicos para separar las mezclas en otras sustancias más sencillas. Esta entrada tratará de separar las sustancias puras, los compuestos, en este caso será necesario utilizar procedimientos químicos para obtener los elementos que lo componen. Entre los más usuales destacamos:
Electrolisis
La electrólisis o electrolisis es un método de separación de los elementos que forman un compuesto aplicando electricidad: se produce en primer lugar la descomposición en iones, seguido de diversos efectos o reacciones secundariaos según los casos concretos.
El proceso electrolítico consiste en lo siguiente. Se disuelve una sustancia en un determinado disolvente, con el fin de que los iones que constituyen dicha sustancia estén presentes en la disolución. Posteriormente se aplica una corriente eléctrica a un par de electrodos conductores colocados en la disolución. El electrodo cargado negativamente se conoce como cátodo, y el cargado positivamente como ánodo. Cada electrodo atrae 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, proviene de una fuente de potencia eléctrica que mantiene la diferencia de potencial en los electrodos.
Por ejemplo, en la electrólisis del agua, se forma hidrógeno en el cátodo, y oxígeno en el ánodo. Esto fue descubierto en 1820 por el físico y químico inglés Michael Faraday.
Descomposición térmica
Técnica basada en la descomposición de un compuesto en otros más sencillos por medio de la acción del calor. Como ejemplo señalaremos la descomposición térmica del clorato de potasio: al aplicar calor al clorato de potasio, la molécula se descompone en otras moléculas más sencillas, obteniendo oxígeno (gaseoso) y cloruro de potasio (sólido).
La descomposición térmica se aplica también en el craqueo de las refinerías para obtener gasolinas; además para la obtención de etileno, a partir de las siguientes fuentes: etano, propano, butano... en este caso las temperaturas requeridas están en el rango de 730 – 760 ºC y presiones bajas de hasta 1,4 atmósferas.
Descomposición por la luz
Se denomina también fotólisis - utilizando la energía de la luz para dividir una sustancia (es decir, la luz ultravioleta). Ejemplo: descomposición del cloruro de plata mediante la acción de la luz.
A modo de anécdota a continuación expondré una de las aplicaciones basadas en este método, la fotografía (antiguas cámaras), procemiento: la película fotográfica estaba recubierta de una fina capa de cloruro de plata, bromuro de plata, o yoduro de plata. Eso significa que la película está cubierta de iones de plata. Los iones de plata son incoloros, así que la película fotográfica. ¿Qué sucede cuando la película fotográfica se expone a la luz? La luz da energía a los electrones en la película fotográfica. Algunos de estos electrones al encontrar su camino de regreso a los iones de plata, transformandose de nuevo en átomos: pero los átomos de plata no son incoloros. Son de color negro. Por lo tanto, una película fotográfica expuesta a la luz se vuelve negra en cada punto donde la luz incide en un ion de plata. Al tomar una foto, por supuesto, no toda la película es la misma cantidad de luz. Una foto de una persona, por ejemplo, se tienen áreas que reciben la luz mucho más que otros. Así que algunos lugares en la película será muy oscuro, y otros menos oscuro.
07 febrero 2011
06 febrero 2011
Técnicas de separación (I): mezclas
Esta entrada forma parte de la unidad 3: la materia cómo se presenta, para 3º ESO, en la que entre otros contenidos conoceremos los distintos procedimientos de separación de las sustancias. En primer lugar debemos distinguir entre sustancia pura y mezcla.
Sustancia pura: materia cuya composición no cambia cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentre. Una sustancia pura no se puede descomponer en otras sustancias más sencillas utilizando solamente procedimientos físicos. Las sustancias puras pueden ser compuestos (se pueden descomponer en otras más sencillas, elementos, por medio de procecimientos químicos) o bien, elementos (no se pueden descomponer en otras más simples por ningún procedimiento).
Mezcla: es aquella materia que resulta de la combinación de varias sustancias puras que se pueden separar utilizando procedimientos físicos. Podemos distinguir dos tipos de mezclas: Mezcla heterogénea es una mezcla en la que es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos. Mezcla homogénea o disolución es una mezcla en la que no es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos convencionales.
Las sustancias puras que forman una mezcla se pueden separar por procedimientos físicos. Existen gran variedad de métodos de separación, la utilización de uno o de otro método depende del estado físico de los componentes de la mezcla y de las propiedades específicas de cada uno. Entre los métodos físicos de separación destacamos:
Filtración
Está indicado para separar un sólido insoluble del líquido con el que está en contacto. Se hace pasar la mezcla a través de un filtro (papel de filtro, placa porosa), el sólido se queda en el filtro y el otro componente pasa a través de él. Entre estas técnicas destacamos la filtación ordinaria: en ella utiliza papel de filtro y un embudo, la filtración en caliente: se realiza igual que la ordinaria, la única diferencia es que se filtran los componenetes en caliente para evitar que se separen las sustancias que estén disueltas y filtración por succión o al vacío: consiste en producir un vacío que succione a la disolución, se utilizan un embudo de Buchner.
Tamizado
Este procedimiento es idóneo para separar mezclas sólidas en las que uno de los componentes presentes en la mezcla tiene un tamaño de partícula muy distinto del otro. Se utilizan una criba o tamiz de diferente tamaño de orificio.
Sirve para separar por ejemplo arena y grava.
Evaporación / Cristalización.
Este método para separar un sólido disuelto en un líquido, y no tenemos interés en recuperar el líquido. Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes. En general las sustancias sólidas se disuelven mejor en caliente que en frío. Si disolvemos la mayor cantidad posible de un sólido en agua caliente y dejamos que la disolución se enfríe, al evaporarse el disolvente el sólido disuelto formará cristales.
La mayoría de las salinas están ubicadas a orillas del mar y en zonas con temperaturas medias-altas para favorecer la evaporación del agua.
Decantación
Se utiliza para separar dos líquidos inmiscibles (que no se pueden mezclar) con distinta densidad. Para este procedimiento se usa un embudo especial llamado embudo de decantación. Este embudo tiene una válvula en la parte inferior, cuando los dos líquidos están claramente separados, la válvula se abre y sale el líquido de mayor densidad. Como ejemplo citaremos la separación de agua y aceite.
Separación magnética
Se basa en la propiedad de algunos metales (ferromagnéticos) de ser atraídos por un imán. Para ello uno de los matariales (Fe, Co, Ni) ha de ser atraído por el iman pero no el resto.
Destilación
Procedimiento indicado para separar dos líquidos miscibles (se pueden mezckar) que tienen diferente punto de ebullición, o bien ,un líquido que tiene un sólido disuelto o gses licuados en una mezcla. La destilación consiste en separar mediante vaporización y condensación los diferentes componentes de dicha mezcla.
Existen diversos tipos: destilación simple, destilacción fraccionada, destilación al vacío, destilación por arrastre de vapor...
En aparato utilizado para la destilación se denomina alambique, cnsta de un recipiente donde se aplica la mezcla a la que se aplica calor, un condensador donde se enfrían los vapores generados, llevándolos de nuevo al estado líquido y un recipiente donde se almacena el líquido concentrado.
La finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura.
La destilación agrupa la mayoría de bebidas alcohólicas que superen los 20º de alcohol.El principio de la destilación se basa en las diferencias que existen entre los puntos de fusión del agua (100ºC) y el alcohol (78.3ºC). Si un recipiente que contiene alcohol es calentado a una temperatura que supera los 78.3ºC, pero sin alcanzar los 100ºC, el alcohol se vaporizará y separará del líquido original, para luego juntarlo y recondensarlo en un líquido de mayor fuerza alcohólica.
Centrifugación
La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza rotativa , provocando la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad. Los aparatos en los que se lleva a cabo la centrifugación son las centrífugas. Una centrífuga tiene dos componentes esenciales: rotor (donde se coloca la muestra a centrifugar) y motor.
Cromatografía
La cromatografía es una técnica de separación extraordinariamente versátil que presenta distintas variantes. En toda separación cromatográfica hay dos fases (sólida, líquida o gas) una móvil y otra estacionaria, que se mueven una con respecto de la otra manteniendo un contacto íntimo. La muestra se introduce en la fase móvil y los componentes de la muestra se distribuyen entre la fase estacionaria y la móvil. Los componentes de la mezcla a separar invierten un tiempo diferente en recorrer cada una de las fases, con lo que se produce la separación. Si un componente está la mayor parte del tiempo en la fase móvil el producto se mueve rápidamente, mientras que si se encuentra la mayor parte en la fase estacionaria, el producto queda retenido y su salida es mucho más lenta.
Existen variantes como cromatografía en columna (CC), cromatografía de capa fina (TLC), cromatografía de papel, cromatografía de gases, HPLC (cromatografía líquida de alta resolución)...
Sustancia pura: materia cuya composición no cambia cualesquiera que sean las condiciones físicas en las que se encuentre. Una sustancia pura no se puede descomponer en otras sustancias más sencillas utilizando solamente procedimientos físicos. Las sustancias puras pueden ser compuestos (se pueden descomponer en otras más sencillas, elementos, por medio de procecimientos químicos) o bien, elementos (no se pueden descomponer en otras más simples por ningún procedimiento).
Mezcla: es aquella materia que resulta de la combinación de varias sustancias puras que se pueden separar utilizando procedimientos físicos. Podemos distinguir dos tipos de mezclas: Mezcla heterogénea es una mezcla en la que es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos. Mezcla homogénea o disolución es una mezcla en la que no es posible distinguir sus componentes por procedimientos ópticos convencionales.
Las sustancias puras que forman una mezcla se pueden separar por procedimientos físicos. Existen gran variedad de métodos de separación, la utilización de uno o de otro método depende del estado físico de los componentes de la mezcla y de las propiedades específicas de cada uno. Entre los métodos físicos de separación destacamos:
Filtración
Está indicado para separar un sólido insoluble del líquido con el que está en contacto. Se hace pasar la mezcla a través de un filtro (papel de filtro, placa porosa), el sólido se queda en el filtro y el otro componente pasa a través de él. Entre estas técnicas destacamos la filtación ordinaria: en ella utiliza papel de filtro y un embudo, la filtración en caliente: se realiza igual que la ordinaria, la única diferencia es que se filtran los componenetes en caliente para evitar que se separen las sustancias que estén disueltas y filtración por succión o al vacío: consiste en producir un vacío que succione a la disolución, se utilizan un embudo de Buchner.
Tamizado
Este procedimiento es idóneo para separar mezclas sólidas en las que uno de los componentes presentes en la mezcla tiene un tamaño de partícula muy distinto del otro. Se utilizan una criba o tamiz de diferente tamaño de orificio.
Sirve para separar por ejemplo arena y grava.
Evaporación / Cristalización.
Este método para separar un sólido disuelto en un líquido, y no tenemos interés en recuperar el líquido. Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes. En general las sustancias sólidas se disuelven mejor en caliente que en frío. Si disolvemos la mayor cantidad posible de un sólido en agua caliente y dejamos que la disolución se enfríe, al evaporarse el disolvente el sólido disuelto formará cristales.
La mayoría de las salinas están ubicadas a orillas del mar y en zonas con temperaturas medias-altas para favorecer la evaporación del agua.
Decantación
Se utiliza para separar dos líquidos inmiscibles (que no se pueden mezclar) con distinta densidad. Para este procedimiento se usa un embudo especial llamado embudo de decantación. Este embudo tiene una válvula en la parte inferior, cuando los dos líquidos están claramente separados, la válvula se abre y sale el líquido de mayor densidad. Como ejemplo citaremos la separación de agua y aceite.
Separación magnética
Se basa en la propiedad de algunos metales (ferromagnéticos) de ser atraídos por un imán. Para ello uno de los matariales (Fe, Co, Ni) ha de ser atraído por el iman pero no el resto.
Destilación
Procedimiento indicado para separar dos líquidos miscibles (se pueden mezckar) que tienen diferente punto de ebullición, o bien ,un líquido que tiene un sólido disuelto o gses licuados en una mezcla. La destilación consiste en separar mediante vaporización y condensación los diferentes componentes de dicha mezcla.
Existen diversos tipos: destilación simple, destilacción fraccionada, destilación al vacío, destilación por arrastre de vapor...
En aparato utilizado para la destilación se denomina alambique, cnsta de un recipiente donde se aplica la mezcla a la que se aplica calor, un condensador donde se enfrían los vapores generados, llevándolos de nuevo al estado líquido y un recipiente donde se almacena el líquido concentrado.
La finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura.
La destilación agrupa la mayoría de bebidas alcohólicas que superen los 20º de alcohol.El principio de la destilación se basa en las diferencias que existen entre los puntos de fusión del agua (100ºC) y el alcohol (78.3ºC). Si un recipiente que contiene alcohol es calentado a una temperatura que supera los 78.3ºC, pero sin alcanzar los 100ºC, el alcohol se vaporizará y separará del líquido original, para luego juntarlo y recondensarlo en un líquido de mayor fuerza alcohólica.
Centrifugación
La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza rotativa , provocando la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad. Los aparatos en los que se lleva a cabo la centrifugación son las centrífugas. Una centrífuga tiene dos componentes esenciales: rotor (donde se coloca la muestra a centrifugar) y motor.
Cromatografía
La cromatografía es una técnica de separación extraordinariamente versátil que presenta distintas variantes. En toda separación cromatográfica hay dos fases (sólida, líquida o gas) una móvil y otra estacionaria, que se mueven una con respecto de la otra manteniendo un contacto íntimo. La muestra se introduce en la fase móvil y los componentes de la muestra se distribuyen entre la fase estacionaria y la móvil. Los componentes de la mezcla a separar invierten un tiempo diferente en recorrer cada una de las fases, con lo que se produce la separación. Si un componente está la mayor parte del tiempo en la fase móvil el producto se mueve rápidamente, mientras que si se encuentra la mayor parte en la fase estacionaria, el producto queda retenido y su salida es mucho más lenta.
Existen variantes como cromatografía en columna (CC), cromatografía de capa fina (TLC), cromatografía de papel, cromatografía de gases, HPLC (cromatografía líquida de alta resolución)...
En la siguiente dirección se encuentra una actividad JClic sobre la MATERIA
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