sistemas materiales sustancias- separación de fases

LA MATERIA, ELEMENTOS Y COMPUESTOS 3º E.S.O.

PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 86

2.2 SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

2.2.1 MEZCLAS.

En algunos cuerpos y sistemas materiales

podemos distinguir perfectamente que están

compuestos por varias sustancias distintas. En

el bolígrafo puedes distinguir el metal, la tinta, el

plástico... Cuando en un sistema material

podemos distinguir las distintas sustancias que

lo componen, se trata de un sistema

heterogéneo.

La mayoría de los sistemas materiales que aparecen en la naturaleza son

heterogéneos y podemos distinguir en ellos varias sustancias. En el aire

podemos distinguir nubes y humos de variados colores. Las piedras también

están formadas por diversas sustancias que forman en su superficie bandas

de distintas formas, colores y brillos...

También los objetos creados por el hombre suelen ser sistemas

heterogéneos, con distintas piezas de diferentes sustancias. Cada pieza de

cada aparato, normalmente, está fabricada con una sustancia específica,

idónea para la tarea que va a realizar.



2.2.2 SEPARACIÓN DE MEZCLAS.

Aunque los instrumentos y objetos fabricados por el hombre son,

normalmente, sistemas heterogéneos, antes de fabricarlos, cada pieza y cada

parte es de una única sustancia que después se une a las demás. Puesto que

en la naturaleza los cuerpos y sistemas materiales son heterogéneos, antes

de poder ser empleados por la ciencia y la tecnología se necesita obtener las

sustancias que lo integran. Es preciso separar los componenetes de las

mezclas naturales.

Separar una mezcla en sus componentes puede ser fácil o difícil dependiendo

de las sustancias a separar y, de ellas, cuál es la que deseamos obtener. Así,

separar una mezcla de azúcar y arena es relativamente fácil y se puede hacer

con paciencia y a mano, pero no lo es tanto separar una mezcla de azúcar y

sal.

Existen varios métodos para separar los componentes de una mezcla. Los

más empleados son:

Métodos mecánicos

Cribado o tamizado: Empleado para separar

sustancias sólidas que tengan distinto tamaño,

como la arena de la grava cuando se desea

preparar mortero en la construcción. Como la

grava está formada por piedras de varios



centímetros de tamaño y la arena por granos de apenas unos

milímetros, empleando una criba, que tiene una red con agujeros de

medio centímetro, los granos de arena atraviesan la criba mientras que

la grava no puede atravesarla y, así, se separan. Dependiendo del

tamaño de los granos a separar se puede emplear un tamaño de

agujero menor, en cuyo caso, el instrumento que sirve para separar se

llama tamiz, en lugar de criba.

Cuando el tamiz es muy fino, esto es, cuando los agujeros que se

deben atravesar son muy pequeños, el cribado no es rápido, ya que los

granos gruesos pueden llegar a tapar los poros y agujeros del tamiz.

Entonces es necesario remover estos granos gruesos de alguna forma.

Si el tamiz es pequeño se puede hacer dando un movimiento brusco

vertical al tamiz, si éste es muy grande, se puede, con cuidado, remover

la mezcla que se desea separar.

Además de en la construcción, el tamizado es muy habitual en la

industria alimentaria para preparar alimentos o materias que después se

emplearán en la elaboración de alimentos.

Decantación: Se emplea para

separar sustancias líquidas que no

se mezclan entre sí, como el agua

y el aceite o sustancias líquidas y



sólidas, cuando el sólido no se disuelve ni flota, como la arena que se

encuentra en agua.

En el caso de líquidos inmiscibles, se deja reposar la mezcla y, por

acción de la gravedad, uno de los líquidos se situará sobre el otro (el

menos denso se colocará sobre el de mayor densidad. Disponiéndolos

en un recipiente con un grifo en su parte inferior, al abrir el grifo saldrá

el líquido más denso. Cuando haya salido todo, cerramos el grifo y

dejamos en el recipiente el líquido menos denso.

En el caso de un sólido insoluble también se deja que se deposite en el

fondo del líquido, bien por la gravedad o centrifugándolo. Una vez en el

fondo, para separarlo del líquido, se procede a su filtrado. Como el

sólido obtenido aún estará húmedo, puede someterse a su secado.

Filtración: Cuando una de las sustancias que se desean separar es

líquida y la otra es sólida se puede hacer pasar la mezcla por una

especie de tamiz fino que

se denomina filtro. Este

proceso se llama filtrado, y

es similar al tamizado.

Dependiendo del tamaño del sólido que se desea separar se pueden

emplear filtros más o menos finos. Así, para filtrar el zumo de una

naranja de la pulpa que contiene basta un colador, ya que el tamaño de

la pulpa es mayor que el agujero del colador y no lo atraviesa. Pero



para filtrar café no se puede emplear un colador, ya que los granos

molidos de café lo atravesarían. Usamos entonces papel filtrante, un

papel especial muy poroso (y por eso absorbe muy bien el agua) que

impide que el café molido lo atraviese. Conforme se filtra, los granos

van tapando los poros del papel, por eso cada vez el filtrado es más

lento.

En el laboratorio se emplean y construyen dos tipos de filtros,

dependiendo de si se desea obtener el líquido o el sólido de la mezcla.

Si lo que se desea obtener es el sólido y el líquido se va a desechar, se

emplean filtros cónicos, que se obtienen a partir de un cuadrado de

papel de filtro doblado en cuatro partes. Si lo que se desea emplear es

el líquido, entonces se emplean filtros de pliegues, en los que el papel

de filtro se dobla varias veces.

Otros métodos

Desecación o secado: Se emplea

para separar sustancias sólidas del

líquido que las humedece,

normalmente agua, y sirve como

método auxiliar. Normalmente el

sólido se ha separado del líquido

mediante otro método de separación

de mezclas, como el filtrado, la decantación o la flotación y, como el

Estufa de laboratorio



sólido que se obtiene aún retiene gran cantidad de agua, se realiza su

secado para obtenerlo de forma conveniente. A veces el secado no se

realiza de forma completa, sino que se permite que el sólido retenga

parte de la humedad.

El secado puede realizarse al Sol, dejando el sólido húmedo expuesto

al Sol en una zona al aire libre y con suficiente aireación. El Sol calienta

y evapora el agua del sólido y lo seca adecuadamente. Este proceso se

realiza en las salinas, cuando se obtiene sal del agua de mar o, más

normalmente, para secar la ropa húmeda tras su lavado.

Si se necesita que el sólido quede con menos humedad, bien porque

así lo requiere el sólido del que se trata de por sí o por los posteriores

procesos a los que va a ser sometido, no basta el secado al sol, se

necesita realizar un calentamiento del sólido. Este calntamiento

evaporará todo el agua presente y nos permitirá obtener un sólido libre

de ella. Este proceso se realiza, por ejemplo, para obtener el azúcar a

partir del líquido que se extrae de la caña de azúcar o de la remolacha

azucarera.

Flotación: Si de los componentes de la mezcla uno flota en el agua u

otro líquido y los demás no ,al echar la mezcla en el líquido, los

componentes se separarán.



Normalmente los sólidos no flotan en el

agua, así que se añaden a ésta

sustancias que favorecen la flotabilidad,

especialmente detergentes que forman

espumas y que arrastran hacia la

superficie los sólidos y los separan.

Este método es muy empleado en minería para separar la mena, el

mineral del que se va a obtener el metal de interés, de la ganga, el

mineral que acompaña a la mena y que carece de utilidad. Como la

ganga normalmente es menos densa que la mena, al añadir

detergentes al agua se consigue que flote, dejando la mena en el fondo.

Después, claro, habrá que proceder al secado de la mena. A veces no

es necesario conseguir la flotación completa, basta con que sea factible

arrastrar la ganga. Eso es lo que ocurre en la minería de oro que se ve

en la películas de vaqueros. Como el oro es mucho más pesado que la

arena, el agua no puede arrastrar sus pepitas, mientras que sí lo hace

con la arena y así se separan.



2.2.3 ACTIVIDADES.

a) Para el aula:

Busca en el diccionario el significado de las siguientes palabras y anótalo

en tu cuaderno. Si en la definición no comprendes alguna palabra, búscala

también y escribe su significado:

Heterogéneo

Mezcla

Tamiz

Cernido

Decantar

¿Podemos distinguir varias sustancias en un sistema heterogéneo?

Si en una mezcla tenemos arena y grava, ¿qué procedimiento podremos

emplear para separarlas?

¿Se puede separar una mezcla de agua y aceite? ¿Cómo?

¿Cuándo se emplea la filtración?

b) Para casa:

Si mezclas arena y azúcar, ¿cómo podrías separarlas?

¿Qué útil, usado en casa, actúa filtrando?

Cuando se calienta el aceite, no suele salpicar, pero sí lo hace cuando se

vierte un alimento en el aceite caliente. ¿Cuál crees que es la razón?



¿Cómo separarías una mezcla de aceite y agua?

¿Serán una mezcla heterogénea las nubes? ¿Y la niebla?

Experiencia 9

Separación de una mezcla de sal y arena

Material: Reactivos:

2 Matraces erlenmeyer

Vaso de precipitados

Embudo

Papel de filtro

Vidrio de reloj

Mechero bunsen

Balanza.

Cloruro de sodio

Arena

Agua destilada.

Procedimiento:

Ajusta la balanza a cero con el vidrio de reloj.

Vierte la mezcla de sal y arena en el vidrio de reloj y pésala.

Masa de la mezcla:

Pasa la mezcla al vaso de precipitados y añádele agua destilada, que

previamente habrás calentado. Agita brevemente y deja reposar.



Comprueba que se ha disuelto toda la sal. Si no se ha disuelto, vuelve a

agitar y, si es necesario, añade un poco más de agua caliente.

Cuando toda la sal esté disuelta, haz un filtro cónico con el papel de filtro y

filtra la mezcla, dejando que el líquido caiga en otro matraz erlenmeyer.

Limpia el vaso de precipitados con agua destilada caliente, hasta que no

queden restos de arena en él, y filtra el agua de lavado.

Añade un poco de agua destilada caliente en el filtro, para lavar la arena.

Coloca el papel de filtro, con la arena, en un vidrio de reloj y deja que se

seque durante un día entero. Si es posible, introdúcelo en una estufa o un

desecador.

Una vez seca, pasa con cuidado la arena a un vidrio de reloj para pesarla.

Masa en gramos Porcentaje

Mezcla

Arena

Sal:

Responde en tu cuaderno:

¿Por qué crees que el filtrado se hace más lento cuando transcurre el

tiempo?

El agua filtrada ¿es igual al agua destilada empleada al disolver? ¿Qué las

diferencia? ¿Puedes distinguirlas a simple vista?

Dibuja el material de laboratorio empleado.

sistemas materiales sustancias- separación de fases

Documents