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Separación de mezclas

Separación de los componentes de las mezclas
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Concepto:Métodos físicos utilizados para la separación de componentes de una mezcla.

Separación de los componentes de las mezclas. Los componentes de una mezcla se separan teniendo en cuenta varias de sus propiedades físicas, tales como el estado de agregación, la solubilidad en agua o en otro disolvente y la temperatura de ebullición.

Para la separación de los componentes de las mezclas se llevan a cabo una o más operaciones, tanto en el laboratorio como en la industria y el hogar.

Operaciones para separar los componentes de una mezcla

  • Decantación
  • Filtración
  • Vaporización
  • Destilación

A veces es necesario hacer solo una de las operaciones mencionadas para separar las sustancias que constituyen una mezcla. Pero en la mayoría de los casos hay que realizar dos o más de estas e incluso hasta añadir una sustancia, generalmente un líquido. Otras operaciones en la industria son más complejas pero se basan en el mismo principio. Si se conocen los componentes de una mezcla y sus propiedades se puede formular una predicción sobre cómo separarlos y después comprobarla en la práctica.

Decantación

Decantación

La decantación se realiza para separar el componente líquido de una mezcla de otro (sólido o líquido) prácticamente insoluble en aquel y que transcurrido un tiempo relativamente breve se deposita en el fondo del recipiente.

La arena y el agua que forman una mezcla pueden separarse por decantación, pues la arena es prácticamente insoluble en agua y sedimenta en el fondo del recipiente después de un tiempo breve.

Los líquidos no miscibles (prácticamente insolubles) entre sí, que constituyen una mezcla, como ocurre con la gasolina y el agua, también se separan por decantación. Esta mezcla se vierte en un embudo de separación y se deja reposar hasta que se observe claramente la separación entre los dos líquidos (interfase). Después se decanta el de abajo, mientras el otro queda en el embudo. En este ejemplo el agua constituye la capa inferior.

La decantación también se puede hacer por succión. En este caso, el líquido se extrae con un gotero o con una bomba de succión, en dependencia del volumen de líquido contenido en la mezcla.

En una de las fases de la producción industrial de azúcar o sacarosa, el jugo de la caña o guarapo es separado por decantación de la cachaza y de impurezas sólidas como las arcillas y las arenas.

Filtración

Filtración

La filtración se realiza para separar el componente líquido de una mezcla, de otro sólido prácticamente insoluble en el líquido y cuyas partículas flotan en su superficie o se mantienen en suspensión durante un tiempo relativamente prolongado.

Los componentes de las mezclas de aserrín y agua, así como de tiza en polvo y agua pueden separarse por filtración. Ambos sólidos son prácticamente insolubles en este disolvente. Además, el aserrín flota en la superficie del agua, mientras que la tiza en polvo, luego de mantenerse un tiempo en suspensión, se deposita en el fondo del recipiente.

En el laboratorio generalmente se utiliza un papel de filtro para filtrar. Durante la filtración el líquido que atraviesa el filtro se denomina filtrado y el sólido que queda retenido en dicho filtro se nombra residuo.

En los centrales azucareros, el guarapo que se extrae de la caña de azúcar se separa de diferentes sólidos en suspensión, entre los que se encuentra el bagacillo, fundamentalmente por filtración. También un gran volumen de jugo contenido en la cachaza se recupera mediante la filtración. Además, en el proceso de refinación del azúcar crudo se añade agua caliente a las cachazas formadas en las refinerías y después se decanta o se filtra para recuperar la mayor parte de la sacarosa que aún puede contener (recobrado).

En los procesos industriales se emplean como filtros tejidos de paño, lana de vidrio, algodón, grava o arena, tela metálica o lona, entre otros.

Uso de la decantación y la filtración en el tratamiento del agua

La decantación y la filtración del agua se llevan a cabo en los acueductos, para potabilizarlas. Así, el agua se bombea de la fuente de abastecimiento a un lugar donde ocurre la sedimentación de numerosas impurezas sólidas, las cuales se separarán por decantación de este disolvente. Pero como el agua aún contiene impurezas sólidas en su superficie o en suspensión, se eliminan filtrándolas a través de una capa de arena en otra sección. Al filtrado se le adiciona dicloro y otras sustancias que destruyen las bacterias y los gérmenes patógenos. Entonces se almacena en otra zona, lista para su distribución a la población.

La decantación y la filtración consisten en trasvasar un líquido a un recipiente, para separarlo de uno o más componentes (sólidos o líquidos) de la mezcla.

Vaporización

Vaporización

La vaporización se realiza para separar uno o más componentes sólidos, generalmente disueltos, del componente líquido de una mezcla, y se basa en las diferentes temperaturas de ebullición de las sustancias que constituyen la mezcla. En otras palabras, la vaporización consiste en el paso de un líquido al estado gaseoso para separarlo de uno o más componentes sólidos de la mezcla.

Esta operación se efectúa, básicamente, para separar los componentes de una disolución, siempre y cuando se desee recoger el soluto y este no se descomponga en otras sustancias a la temperatura empleada. Por ejemplo, si se vaporiza el agua de mar se recogen las sustancias sólidas disueltas en ella.

La vaporización de un líquido puede realizarse a temperatura ambiente o con calentamiento. En el último caso a veces la mezcla se calienta hasta ebullición para separar el sólido del liquido (vaporización por ebullición).

Si la vaporización solo ocurre en la superficie del líquido a la temperatura ambiente se denomina evaporación, como ocurre en el mar, los ríos, las presas, los charcos, etcétera.

En el laboratorio se emplea con frecuencia una cápsula de porcelana para vaporizar por calentamiento. Si se desea que la vaporización ocurra a temperatura ambiente, entonces por lo general se utiliza una cristalizadora. También la vaporización se utiliza a menudo para secar sólidos humedecidos.

Destilación

Destilación simple

La destilación se realiza, por lo general, para separar el componente o los componentes líquidos de una mezcla en la que hay una o más sustancias disueltas (sólidas o liquidas) y se basa en las diferentes temperaturas de ebullición de las sustancias que constituyen la mezcla.

La destilación se efectúa, en muchas ocasiones, para separar los componentes de una disolución, fundamentalmente cuando se desea recoger el disolvente o varios líquidos de la mezcla. Por ejemplo, si se destila el agua del acueducto se recoge agua de elevada pureza, conocida como agua destilada. Esta destilación es muy sencilla, por lo que se nombra destilación simple.

En resumen, la destilación consiste en vaporizar, por calentamiento, uno o más componentes líquidos de una mezcla, para después condensar esos vapores y recoger los líquidos a diferentes temperaturas de ebullición. Por tanto, durante la destilación ocurren dos cambios de estado de agregación: primero la vaporización del líquido y después la condensación del vapor.

Fuente

Pérez Álvarez, F y Valera Núñez M.A. (2009). Ciencias Naturales para Secundaria Básica: Octavo grado: Proyecto de contenido.