Métodos de separación de mezclas

Las mezclas son omnipresentes en nuestra vida cotidiana. Desde el café con leche hasta el aire que respiramos, las mezclas nos rodean. Pero, ¿qué sucede cuando queremos separar los componentes de una mezcla para obtener sustancias puras?, quizás queremos separar una sustancia de interés después de una reacción química, al fabricar fármacos o hacer análisis ambientales. Ahí es donde entran en juego los métodos de separación de mezclas y en este blog post, exploraremos algunos de los métodos más comunes y fascinantes desde el punto de vista de la química.

Recordemos que las mezclas son combinaciones de dos o más sustancias que no se enlazan químicamente, por lo tanto, las sustancias pueden separarse por medios físicos para obtener las sustancias puras que la componen.

Existen diversos métodos para separar mezclas, que se utilizan según las propiedades y características físicas de cada uno de sus componentes. Algunos de los métodos más comunes son:

1. Filtración:

La filtración es un método de separación que se basa en el tamaño de las partículas de los componentes de la mezcla. Este método es ideal para separar sólidos insolubles de una mezcla del sólido y un líquido o solución (por ejemplo, separar el café molido del café líquido cuando preparamos el café de la mañana).

• Para realizar la filtración en el laboratorio, el papel filtro se coloca en un embudo de filtración sobre un beaker.
• La mezcla de sólido insoluble y líquido se vierte en el embudo de filtración.
• El papel filtro solo permitirá que las pequeñas partículas de líquido pasen a través, a lo que llamaremos filtrado.
• Las partículas sólidas son demasiado grandes para pasar a través del papel filtro, por lo que se quedarán en el papel para formar lo que se conoce como residuo.

Diagrama de la filtración de una mezcla

2. Cristalización

La cristalización se utiliza para separar un sólido disuelto de una solución, cuando el sólido es más soluble en el solvente caliente que en el solvente frío (por ejemplo, sulfato de cobre(II) de una solución acuosa)

• La solución se calienta, lo que permite que el solvente se evapore y deje una solución saturada atrás.
• Se puede comprobar que la solución está saturada sumergiendo una varilla de vidrio limpia, seca y fría en la solución.
• Si la solución está saturada, se formarán cristales en la varilla de vidrio cuando se retire de la solución y se deje enfriar.
• Se deja que la solución saturada se enfríe lentamente. Los cristales sólidos se separarán de la solución a medida que la solubilidad decrezca y los cristales crezcan.
• Se lleva a cabo un proceso de filtración para recolectar los cristales.
• Luego se lavan con agua destilada para eliminar cualquier impureza y luego se dejan secar.

Diagrama mostrando el proceso de cristalización de un compuesto

3. Destilación simple:

La destilación simple es un método que aprovecha las diferencias en los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla de dos líquidos miscibles, o para separar el solvente de un sólido soluble en una solución.

• La solución se calienta y el líquido con el menor punto de ebullición se evapora, el vapor producido se eleva a través del cuello del matraz de fondo redondo.
• El vapor pasa a través del condensador, donde se enfría y se condensa, para formar el líquido puro que se recoge en un vaso de precipitados.
• Después de que todo el líquido se evapora de la solución, la destilación ha terminado y solo queda el líquido con el mayor punto de ebullición o el soluto sólido.

Diagrama que muestra la destilación simple de una mezcla

4. Destilación fraccionada:

La destilación fraccionada se utiliza para separar dos o más líquidos que son miscibles entre sí (por ejemplo, etanol y agua de una mezcla de los dos).

• La solución se calienta a la temperatura de la sustancia con el punto de ebullición más bajo
• Esta sustancia se elevará y evaporará primero, y los vapores pasarán a través de un condensador, donde se enfrían y se condensan, convirtiéndose en un líquido que se recolectará en un vaso de precipitados.
• Toda la sustancia se evapora y recolecta, dejando atrás los otros componentes de la mezcla.
• Para el agua y el etanol: el etanol tiene un punto de ebullición de 78 ºC y agua de 100 ºC. La mezcla se calienta hasta que alcanza los 78 ºC, momento en el cual el etanol hierve y se destila de la mezcla y se condensa en el vaso de precipitados. Cuando la temperatura comienza a aumentar a 100 ºC (recuerda las curvas de calentamiento/enfriamiento), se debe detener el calentamiento. El agua y el etanol ahora están separados.

Destilación fraccionada de una mezcla

4. Extracción:

La extracción es un método que utiliza solventes para separar los componentes de una mezcla. El componente que se desea extraer tiene mayor solubilidad en el solvente que se usa para separarlo de la mezcla, mientras que los otros componentes permanecen en la fase original. Este método es comúnmente utilizado en la industria química y farmacéutica para aislar compuestos específicos de una mezcla.

5. Decantación:

La decantación es un método simple de separaciión física para separar líquidos que no pueden mezclarse y tienen densidades diferentes. El líquido más denso se acumula en la parte inferior del sistema. Este método es útil tras un proceso de extracción, con el cual se separan la sustancia de interés de líquidos inmiscibles.

Diagrama de decantación de una mezcla

Conclusión:

Los métodos de separación de mezclas son herramientas fundamentales en el arsenal del químico, permitiéndonos desentrañar las complejidades de las mezclas y obtener sustancias puras para su análisis y uso. Desde la filtración hasta la extracción, cada método tiene sus propias aplicaciones y desafíos. ¡Explorar estos métodos es un viaje emocionante hacia el corazón de la química!

Referencias Bibliográficas:

1. Chang, R. (2010). Química (10th ed.). McGraw-Hill.

2. Tro, N. J. (2017). Química: Una introducción a la química general, orgánica y biológica (13th ed.). Pearson.

3. Skoog, D. A., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2017). Fundamentos de Química Analítica (9th ed.). Cengage Learning.

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