Métodos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas

Métodos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas

Introducción ( ver presentación)

Metodos Fisicos Separación Mezclas from fransanm

1-Centrifugación 

centrifugado sanguíneo 

 

vídeo sobre centrifugación

 

 

2-Filtración

 

Vídeo Filtración

 

 3-Extracción

Curiosidades

Aparato Soxhlet de extracción continua sólido líquido (figura inferior)

funcionamiento

Vídeos sobre extracción

Têcnicas de extracción

Soxhlet extraction of capsaicinoids from peppers

 

   

 

Extracción de café con equipo SOXHLET

 

4-Destilación

 La destilación es la operación de separar, mediante vaporización y condensación en los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

 

Tipos de destilación

La destilación simple o destilación sencilla es una operación donde los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los enfría (condensación) de modo que el destilado no resulta puro

La destilación fraccionada es una variante de la destilación simple que se emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con puntos de ebullición cercanos.La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Se utiliza cuando se quieren separar líquidos cuyas temperaturas de ebullición difieren en menos de 70ºC. En este caso se utiliza una columna de fraccionamiento en el sistema de destilación. En dicha columna los vapores se van enriqueciendo en el componente más volátil al ir subiendo en la columna, mediante un proceso continuado de condensación y vaporización.

 Esto se aplica en la obtención de las fraccciones del petroleo en las refinerias

 

La destilación al vacío consiste en generar un vacío parcial por dentro del sistema de destilación para destilar sustancias por debajo de su punto de ebullición normal. Este tipo de destilación se utiliza para purificar sustancias inestables con temperaturas altas por ejemplo las vitaminas o los aceites en el proceso de refino Lo importante en esta destilación es que al crear un vacío en el sistema se puede reducir el punto de ebullición de la sustancia casi a la mitad.

En la destilación por arrastre de vapor de agua se lleva a cabo la vaporización selectiva del componente volátil de una mezcla formada por éste y otros "no volátiles". Lo anterior se logra por medio de la inyección de vapor de agua directamente en el interior de la mezcla, denominándose este "vapor de arrastre", pero en realidad su función no es la de "arrastrar" el componente volátil, sino condensarse en el matraz formando otra fase inmiscible que cederá su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación. En este caso se tendrán la presencia de dos fases insolubles a lo largo de la destilación (orgánica y acuosa), por lo tanto, cada líquido se comportará como si el otro no estuviera presente

Se usa para obtener aceites esenciales

Extracción de aceite mirra

5-Cristalización

 

La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución, los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina, la unidad básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar una sustancia sólida.

Metódos

a-Enfriamiento de una disolución concentrada

Si se prepara una disolución concentrada a altas temperaturas y se enfría, se forma una disolución sobre saturada, que es aquella que tiene, momentáneamente, más soluto disuelto que el admisible por la disolución a esa temperatura en condiciones de equilibrio. Posteriormente, se puede conseguir que la disolución cristalice mediante un enfriamiento controlado. Esencialmente cristaliza el compuesto principal, y las que se enriquecen con las impurezas presentes en la mezcla inicial al no alcanzar su límite de solubilidad.
Para que se pueda emplear este método de purificación debe haber una variación importante de la solubilidad con la temperatura, lo que no siempre es el caso. La sal marina (NaCl), por ejemplo, tiene este efecto.

b-Cambio de disolvente

Preparando una disolución concentrada de un sustancia en un buen disolvente y añadiendo un disolvente peor que es miscible con el primero, el principal del sólido disuelto empieza a precipitar, y las aguas madres se enriquecen relativamente en las impurezas. Por ejemplo, puede separarse ácido benzoico de una disolución de éste en acetona agregando agua.

c-Evaporación de disolvente

De manera análoga, evaporando el disolvente de una disolución se puede conseguir que empiecen a cristalizar los sólidos que estaban disueltos cuando se alcanzan los límites de sus solubilidades. Este método ha sido utilizado durante milenios en la fabricación de sal a partir de salmuera o agua marina, etc.

d-Sublimación

En algunos compuestos la presión de vapor de un sólido puede llegar a ser lo bastante elevada como para evaporar cantidades notables de este compuesto sin alcanzar su punto de fusión (sublimación). Los vapores formados condensan en zonas más frías ofrecidas por ejemplo en forma de un "dedo frío", pasando habitualmente directamente del estado gaseoso al sólido, (sublimación regresiva) separándose, de esta manera, de las posibles impurezas. Siguiendo este procedimiento se pueden obtener sólidos puros de sustancias que subliman con facilidad como la cafeína, el azufre elemental, el ácido salicílico, el yodo, etc.

e-Enfriamiento selectivo de un sólido fundido

 Para purificar un sólido cristalino éste puede fundirse. Del líquido obtenido cristaliza, en primer lugar, el sólido puro, enriqueciéndose, la fase líquida, de las impurezas presentes en el sólido original. Por ejemplo, este es el método que se utiliza en la obtención de silicio ultra puro para la fabricación de sustratos u obleas en la industria de los semiconductores

Cristalización de sulfato de cobre from Colegio Oficial de Geólogos

6-Cromatografía

  La cromatografía es un método físico de separación basado en la distribución de los componentes de una mezcla entre dos fases inmiscibles, una fija o estacionaria y otra móvil.

 En todas las separaciones cromatográficas la muestra se disuelve en una fase móvil, que puede ser un gas un líquido o un fluido supercrítico. Esta fase móvil se hace pasar a través de una fase estacionaria inmiscible, la cual se mantienen fija en una columna o sobre una superficie sólida. Las fases se eligen de tal forma que los componentes de la muestra se distribuyen de modo distinto entre la fase móvil y la fase estacionaria. Aquellos componentes que son retenidos con más fuerza por la fase estacionaria se mueven lentamente con el flujo; por el contrario los componentes que unen débilmente a la fase estacionaria, se mueven con rapidez. Como consecuencia de la distinta movilidad, los componentes de la muestra se separan en bandas discriminadas que pueden analizarse cualitativa y/o cuantitativamente.

ver cromatografía en capa fina y columna

Ver separación cromatográfica en capa fina y en columna

Pigmentos vegetales de una hoja separados mediante cromatografía de papel

Variantes complicadas de cromatografía hacen posible el analisis de DNA y la determinación de la filiación de personas , determinación de la especie de planta o animal  o protista o fungi o virus o bacteria y esto por ejemplo permite conocer si hay o no carga viral en un individuo ( ebola , HIV  ....)

7-Decantación

 En la decantación se separa un sólido o líquido más denso de otro fluido (líquido o gas) menos denso y que por lo tanto ocupa parte superior de la mezcla

Embudo de decantación

Decantador de residuos en el reciclaje de aguas residuales

Sustancia pura

Sustancia pura es la materia homogénea que no puede separarse en otras sustancias por ningún medio mecánico (destilación , cromatografía).

Tiene propiedades específicas propias como p.f., p.e., p.s., color, densidad, brillo . conductividades térmica y eléctrica... y propiedades químicas  

La destilación de una sustancia pura produce la misma sustancia destilada exclusivamente  y la cromatorgrafía de una sustancia pura produce una sola mancha con cualquier mezcla solvente de fase móvil

 Estas sustancias pueden clasificarse en dos grupos: sustancias simples y compuestos

Observese la diferencia en las gráficas de cambio de estado entre una mezcla  y una sustancia pura

 

La sustancia pura podria ser el disolvente , las disoluciones tienen p.f. y p.e. distintos respecto al disolvente puro .Los p.e. de las disoluciones son mas altos que el p.e. del disolvente puro y aumenta cuanto mas concentrada es la disolución , esto se aplica técnicamente en las disoluciones anticongelantes que son disoluciones de polietilenglicol en agua a las cuales se añade un colorante para evitar accidentes

Ejercicios de separación de sustancias