Sustancias Puras y Mezclas
Clases de materia. Como recordarás, la materia puede presentarse como una sustancia pura o como una mezcla. Una sustancia pura, es cualquier clase de materia que tiene composición fija y presenta propiedades definidas y reconocibles. Las sustancias puras se clasifican en: sustancias simples o elementos químicos, y sustancias compuestas o compuestos químicos. Una mezcla, es la reunión de dos o más sustancias en proporciones variables y en las cuales las propiedades de las sustancias que la componen permanecen constantes. El hierro y el azufre, el agua y la arena, la sal y la limadura de hierro, constituyen ejemplos de mezclas. Las
mezclas
pueden
ser
homogéneas
o
heterogéneas.
Las mezclas homogéneas, son aquellas en las que sus componentes no se pueden distinguir a simple vista y cada porción de la mezcla posee propiedades iguales. Son mezclas homogéneas el agua de mar, el aire y la leche. Las mezclas heterogéneas, son aquellas en las que sus componentes se pueden distinguir a simple vista debido a que no están uniformemente distribuidos. Los componentes conservan sus propiedades individuales. Son mezclas heterogéneas la mezcla de aceite con vinagre y la mezcla de limaduras de hierro con azufre.
Soluciones, coloides y suspensiones. Las mezclas siempre están compuestas por un medio, en el que se encuentran una o más sustancias en menor proporción. De acuerdo con el tamaño de las partículas, hay mezclas homogéneas denominadas soluciones o disoluciones, y mezclas heterogéneas llamadas suspensiones y coloides. Soluciones o disoluciones: Las soluciones son mezclas homogéneas, formadas por dos o más sustancias que reciben el nombre de solvente y soluto. El solvente o disolvente, es la sustancia que se encuentra en mayor cantidad. El solvente más común es el agua. El soluto, es la sustancia que se encuentra en menor cantidad. Las soluciones se pueden clasificar según el estado físico que presenten el solvente y el soluto, y según la cantidad de soluto de la solución. Según la cantidad de soluto: dependiendo de la cantidad de soluto que contienen, las soluciones pueden ser diluidas, concentradas, saturadas y sobresaturadas. Las soluciones diluidas se presentan cuando el soluto se encuentra en pequeñas cantidades. Las soluciones concentradas se presentan cuando el soluto se encuentra en grandes cantidades. Las soluciones saturadas son las que contienen la cantidad máxima de soluto que el solvente puede disolver a una temperatura dada. Las soluciones sobresaturadas se presentan cuando una solución contiene más soluto disuelto del que puede contener a una temperatura dada.
Según el estado físico: las soluciones pueden ser sólidas, liquidas y gaseosas como lo muestra el primer cuadro anterior. Suspensiones: Son mezclas heterogéneas, en las cuales se aprecia fácilmente la separación de las fases. Por lo general, están formadas por una fase dispersa sólida insoluble en la fase dispersante líquida. Un ejemplo de suspensión es la mezcla de agua con arena, en la que se distinguen fácilmente los elementos que la forman. Las suspensiones no son estables, es decir, las partículas de la fase dispersa se sedimentan después de cierto tiempo de permanecer en reposo.
Al agitar la mezcla, es posible volver a suspender las partículas. Algunos ejemplos de suspensiones, son las pinturas de agua y la mezcla de arena, agua y cemento que se emplea en construcción. Coloides: Son mezclas, heterogéneas en las cuales las partículas de la fase dispersa tienen un tamaño intermedio entre las partículas de las soluciones y las de las suspensiones; además, no se sedimentan. Las partículas coloidales se reconocen porque pueden reflejar y dispersar la luz. Como se pueden apreciar en el segundo cuadro anterior, los coloides se pueden clasificar de acuerdo con el estado físico de la fase dispersa y de la fase dispersante. Algunos ejemplos de coloides son: la clara de huevo, el agua jabonosa, la leche, los flanes, los helados, el cemento, las, emulsiones y las pomadas. Separación de mezclas: Los componentes de una mezcla pueden separarse con el propósito de aprovecharlos o identificarlos. Para separar los componentes de una mezcla se pueden emplear métodos mecánicos o métodos físicos.
Los
métodos
mecánicos
se
basan
en
el
movimiento
de
partículas.
Los métodos físicos se basan en los cambios físicos de la materia, es decir, en los cambios de estado que experimentan las sustancias. Ninguno de estos métodos afecta la constitución ni las propiedades de sus
componentes. Separación de mezclas por métodos mecánicos: Los principales métodos mecánicos de separación son, el tamizado, la filtración, la decantación, la lixiviación, la levigación y la centrifugación. Tamizado: Este método de separación es uno de los más sencillos y se utiliza en la mayoría de los hogares. Se emplea para separar sólidos. Consiste en hacer pasar una mezcla de sólidos de distinto tamaño, a través de un tamiz o colador. Las partículas más pequeñas atraviesan el tamiz y las más grandes son retenidas a través de esta técnica es posible separar, por ejemplo, la arena de las piedras. Existe una gran variedad de tamices con orificios de diferentes tamaños, de acuerdo con las diferencias de tamaño de las sustancias que se van a separar. Filtración: Este método se emplea cuando una de las sustancias de la mezcla heterogénea se encuentra en estado sólido y la otra en estado líquido. Consiste en dejar pasar la mezcla por un filtro, el cual es un material poroso que deja pasar el líquido y retiene las sustancias sólidas que se encuentran en forma de grano o polvo muy fino. En una filtración, se llama residuo al sólido retenido en el filtro y, filtrado, al líquido que pasa a través del filtro. La filtración se usa con mucha frecuencia en el hogar y en la industria. En la cocina se utilizan coladores, filtros de agua y filtros para aspiradoras y cafeteras; en las fábricas, los métodos de filtración son muy variados, pero todos ellos tienen el mismo fin, separar las partículas sólidas de un medio líquido. Decantación o sedimentación: Este método de separación se basa en la diferencia de densidad de las sustancias que componen la mezcla. Por decantación se pueden separar los componentes de mezclas formadas por un sólido y un líquido, por ejemplo, agua y barro. También se utiliza para separarlas mezclas de líquidos no miscibles, es decir, que no se pueden mezclar. Por ejemplo, una mezcla de aceite y agua. Para separar una mezcla de un sólido con un líquido, se echa la mezcla en un recipiente y se deja en, reposo por algún tiempo, hasta que el sólido se precipite, es decir, se deposite en el fondo del recipiente. Como casi siempre queda una pequeña parte de líquido en la parte sólida se puede terminar la separación por evaporación. Para separar dos líquidos por decantación, se usa el embudo de decantación: cuando el líquido más denso baja y el menos denso se queda en la superficie, se
abre
la
llave
y
se
permite
la
salida
del
líquido
más
denso.
Lixiviación: Este método de separación se basa en la solubilidad de los componentes de la mezcla. La lixiviación sirve para separar una sustancia soluble de otra insoluble por medio del agua o de otro solvente. En algunos minerales como el cobre, se aplica la lixiviación con ácido sulfúrico y el cobre se separa después por electrólisis. Levigación: La levigación consiste en pulverizar la mezcla sólida y tratarla luego con disolventes apropiados, basándose en su diferencia de densidad. Este método es muy empleado en la minería especialmente en la separación del oro. Centrifugación: La centrifugación consiste esencialmente en someter la mezcla a la acción de la fuerza centrífuga, haciendo girar el recipiente con la mezcla a gran velocidad. Con esto, el sólido se deposita en el fondo del recipiente, mientras que el componente líquido queda como un sobrenadante que se puede separar fácilmente. Este método es muy empleado en química analítica, en la industria y en los laboratorios clínicos.