Rodrigo Ricardo

Cromatografía, destilación y filtración: métodos para separar mezclas

Publicado el 7 septiembre, 2020

Tipos de mezclas

Piense en la última vez que comió unas gominolas. ¿Fue selectivo con los colores que comió? Siempre que como gominolas, primero busco las verdes. Al igual que la mezcla de gominolas, la mayoría de las sustancias son mezclas de cosas. Recuerda que existen dos tipos de materia: sustancias puras y mezclas. Una mezcla es una combinación física de dos o más sustancias que se mezclan pero no se combinan químicamente . Los componentes de una mezcla mantienen sus propias propiedades físicas. Un ejemplo de mezcla es el agua salada. Si bebiera agua salada, sabría a agua con sal.

Las mezclas vienen en dos tipos principales: mezclas homogéneas y heterogéneas. Una mezcla homogénea es una mezcla que es uniforme en todas partes , lo que significa que una parte tiene la misma distribución de ingredientes que otra parte. Una mezcla heterogénea es una mezcla que no es uniforme en todas partes , lo que significa que hay una distribución desigual de los ingredientes de la mezcla.

El aire es una mezcla homogénea de muchos gases diferentes, incluidos oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua. Sé que es homogéneo porque cada inhalación que tome contendrá casi la misma proporción de ingredientes. Las mezclas homogéneas a veces se denominan soluciones; especialmente cuando es una mezcla de un sólido disuelto en un líquido.

Un ejemplo de mezcla heterogénea es una galleta con chispas de chocolate. Contiene azúcar, chispas de chocolate, mantequilla, huevos y harina. Es probable que cada bocado que tome contenga una cantidad diferente de chocolate. Las mezclas heterogéneas se distinguen fácilmente porque sus diferentes componentes pueden verse como sustancias individuales, mientras que una mezcla homogénea tiene el mismo aspecto.

Mezclas de separación

El resto de esta lección entrará en detalles sobre algunas de las muchas formas en que una mezcla se puede separar en ingredientes más individuales. La primera y más obvia forma de separar una mezcla es hacerlo manualmente . Esto es probablemente lo que hiciste cuando tenías una bolsa de caramelos de goma y elegiste el color que querías comer.

Mi siguiente ejemplo involucra una mezcla de sal, arena y limaduras de hierro. Todas las partículas en esta mezcla serían aproximadamente del mismo tamaño, entonces, ¿cómo las separarías? ¿Tomarías unas pinzas y las separarías todas? Esto puede llevar un poco de tiempo, por lo que una cosa que puede hacer es usar un imán. Utiliza el magnetismo para separar el hierro.

Así que ahora el hierro está fuera; ¿Cómo separarías la sal y la arena? Para resolver esto, debemos observar algunas de las propiedades físicas de la sal y la arena. Es posible que haya notado que la sal tiene la capacidad de disolverse en agua, mientras que la arena no. Entonces, agregaría un poco de agua a esta mezcla y trataría de disolver toda la sal, dejando que la arena se hunda en el fondo.

Nuestra siguiente técnica es la filtración , y es uno de los métodos más comunes para separar una mezcla en un aula de química. Cuando prepare café, puede confiar en un filtro de café para evitar que los posos entren en su bebida. Si nuestra mezcla de agua salada y arena se vierte a través de un filtro, el agua salada pasaría y dejaría la arena.


El proceso de cromatografía o escritura en color.
Proceso de cromatografía

Lo último en nuestra lista es separar la sal del agua. Hay dos formas de hacer esto. La primera es la evaporación . Puede llevar algún tiempo, pero eventualmente el agua se evaporará y dejará la sal. A esto a veces se le llama cristalización porque la sal sólida formará cristales a medida que el agua se evapora. Si tiene poco tiempo, puede aprovechar el punto de ebullición del agua, que es mucho más bajo que el punto de ebullición de la sal. Al calentar el agua hasta su punto de ebullición, le permite cambiar de líquido a gas, dejando eventualmente toda la sal. Este proceso se conoce como destilación y se utiliza en la purificación de todo tipo de cosas, desde agua hasta petróleo crudo.

Cromatografia


El tinte verde de las gominolas se vería como el punto del medio en el papel superabsorbente
Jelly beans y cromatógrafo

Para nuestro último ejemplo, volveremos a las gominolas. ¿Sabías que la mayoría de los tintes para hacer dulces son en realidad mezclas de diferentes pigmentos? Lo mismo ocurre con los tintes que se utilizan en marcadores y bolígrafos de tinta. ¿Es posible separar los pigmentos de gominolas o marcadores? Es posible que conozca la respuesta a esta pregunta si alguna vez derramó agua sobre un documento y vio cómo la tinta se desvanecía en diferentes colores. Lo que está viendo es una separación de los pigmentos de la tinta porque cada pigmento tiene una atracción diferente hacia el agua basada en diferencias sutiles en la polaridad de cada pigmento. Los químicos utilizan estas pequeñas diferencias para separar algunas mezclas mediante cromatografía , lo que significa escritura en color .

En la cromatografía de papel, se coloca un pequeño punto de la tinta o el tinte que se va a separar cerca del fondo de una hoja de papel superabsorbente. Miremos mis caramelos verdes. Si tuviera que disolver un poco de la capa verde exterior de la gominola en agua y poner un puntito de ese tinte verde en un trozo de papel de cromatografía, podría verse como el punto del medio en esta imagen.


El papel marcado con tinta extrae el agua por capilaridad
Acción capilar de cromatografía

Luego, el papel se coloca en un recipiente con una pequeña cantidad de solvente, tal vez vinagre o etanol. ¿Puedes imaginar lo que le sucede a un extremo de una hoja de papel cuando se toca con un poco de agua? El papel extrae el agua en un proceso llamado acción capilar . A medida que el papel absorbe el agua, parte del agua se mezcla con el punto de tinte y forma una solución con el agua que sube por el papel. El verde ahora se ha separado en dos colores diferentes: amarillo y azul.

La atracción que tiene el tinte con el papel determinará qué tan lejos viaja el tinte por el papel. Los tintes que se sienten más atraídos por el papel no subirán tan alto y los tintes que no se sientan tan atraídos por el papel subirán más alto. Una vez que el solvente llega a la parte superior del papel, se marca la línea donde termina y se retira el cromatógrafo y se deja secar.


Para calcular el factor de retención, mida la distancia que ha viajado el tinte
Cromatógrafo

La distancia que recorre cada tinte se mide desde el punto de partida y se calcula un valor, llamado factor de retención . El factor de retención, o Rf, es la distancia que recorre el tinte en comparación con la distancia total que recorrió el solvente. Entonces, en este ejemplo, calcularíamos el Rf para el tinte azul tomando la distancia entre los puntos 1 y 2 dividida por la distancia entre los puntos 1 y 4. Observe que nunca tendrá un factor de retención que sea más de uno porque el el tinte no puede viajar más lejos que el solvente que lo transporta. Además, el Rf no tiene unidades, porque si tomas una unidad dividida por la misma unidad, ambas se cancelan.

La cromatografía se puede relacionar con un autobús escolar al final del día. Después de que salen las clases, todos los estudiantes se suben al autobús escolar. Luego, mientras el autobús circula, los niños se bajan cuando el autobús se detiene en su parada.


Cómo calcular el factor de retención (Rf)
Fórmula del factor de retención

Resumen de la lección

De todas las técnicas de separación sobre las que se le puede preguntar, la cromatografía es la más complicada y, en la cromatografía en papel, se basa en las diferencias de atracción entre los componentes de la mezcla y el papel o disolvente que utiliza. La destilación es una forma de separar mezclas basándose en las diferencias en el punto de ebullición, generalmente para separar dos líquidos diferentes que formaron una solución. La evaporación y cristalización son separaciones basadas en la capacidad de una sustancia para evaporarse fácilmente (generalmente agua) y otra sustancia que no se evapora fácilmente (generalmente una sal). Las técnicas de separación más simples incluyen el uso de un imán, la separación manual y el filtrado .

Formas de separar una mezcla


Hay muchas formas diferentes de separar una mezcla.
Formas de separar mezclas.
  • Separación manual: separar partes físicas a mano
  • Usando un imán: funciona para componentes metálicos
  • Disolver: solo funciona si las propiedades de los componentes lo permiten
  • Filtración: un filtro separa algunos componentes de la mezcla.
  • Cristalización: cuando el agua se evapora de una mezcla para formar cristales de sustancia.
  • Destilación: consiste en separar mezclas en función de los diferentes puntos de ebullición de los líquidos en una solución.
  • Cromatografía: los disolventes interactúan con los componentes de la mezcla y se calcula un factor de retención

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado, debería poder:

  • Describe los dos tipos de mezclas
  • Identificar y discutir los métodos para separar una mezcla.

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