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UNIVERSIDAD NACIONAL HUANCAVELICA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS -CIVIL ESCUELA ADEMICA PROFESIONAL DE CIVIL - MATERIA - MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS CURSO: QUIMICA Ing. LUZ ALIAGA Blog. http://www.luzaliaga.wordpress.com

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UNIVERSIDAD

NACIONAL HUANCAVELICAFACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS -CIVIL

ESCUELA ADEMICA PROFESIONAL DE CIVIL

- MATERIA

- MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

CURSO:

QUIMICA

Ing. LUZ ALIAGA

Blog.

http://www.luzaliaga.wordpress.com

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LA MATERIA

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LA MATERIA

DEFINICIÓN

La materia se puede definir por sus

manifestaciones comunes, diciendo que

“materia es todo aquello que ocupa un espacio y

tiene masa”

Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt.

Editorial Triangulo.

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LA MATERIA

ESTADOS DE LA MATERIA

Se distinguen en la materia 3 estados

fundamentales que son el sólido, el líquido y el

gaseoso. Existe sin embargo un cuarto estado

que se ha conseguido a temperaturas muy

altas, en el cual todas la s moléculas se hallan

disociadas en sus respectivos átomos y la

mayoría de los átomos en forma iónica. Se

denomina plasma. En este estado se hallan,

además de los iones, muchas partículas

elementales como protones, electrones y

neutrones.

Tomado de la Enciclopedia Lumina. Siglo XXI. Grupo

Editorial Norma.

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LA MATERIA

ESTADOS DE LA MATERIA: SÓLIDO

El estado físico sólido es aquel en que los cuerpos

poseen volumen definido y forma propia, a cierta

temperatura y presión. Algunas características

propias de los sólidos: se caracterizan por su rigidez,

lo cual se debe a que el espacios intermoleculares

es casi despreciable, existiendo pocas colisiones y

su fluidez es casi nula; por lo tanto se considera un

estado con muy poca energía cinética.

Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor.

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LA MATERIA

ESTADOS DE LA MATERIA: LÍQUIDO

El estado físico Líquido es aquel que posee un

volumen definido, pero no forma propia. Algunas

características propias de los líquidos: son que sus

partículas se encuentran algo separadas,

ligeramente mayor al de los sólidos, existen

considerables colisiones provocando una fluidez

con mayor o menor resistencia en algunos casos.

Posee una energía cinética intermedia entre los

estados sólidos y gaseosos.

Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor.

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LA MATERIA

Lic. Lisbeth Villarroel Garzaro

ESTADOS DE LA MATERIA: GASEOSO

El estado físico gaseoso es aquel que carece de

volúmenes definido y forma propia. El espacio

entre sus moléculas es relativamente grande, por

lo tanto existen colisiones muy fuertes entre sus

partículas, proporcionándolo como el estado con

mayor energía cinética, además le permite fluir con

facilidad.

Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor

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Estados de agregación.

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ESTADO PLASMATICO:

En física y química, se denominaplasma al cuarto estado deagregación de la materia, un estadofluido similar al estado gaseoso peroen el que determinada proporción desus partículas están cargadaseléctricamente y no poseen equilibrioelectromagnético, por lo que es unbuen conductor eléctrico y suspartículas responden fuertemente alas interacciones electromagnéticasde largo alcance

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El plasma es el estado de agregación más abundante de lanaturaleza, y la mayor parte de la materia en el Universo visible seencuentra en estado de plasma, la mayoría del cual es elenrarecido plasma intergaláctico (particularmente el medio delintracluster) y en las estrellas.

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FORMAS COMUNES DE PLASMA:

PRODUCIDOS

ARTIFICIALMENTE: PLASMAS TERRESTRES: PLASMAS ESPACIALESY ASTROFÍSICOS:

En los televisores o monitores

con pantalla de plasma.

En el interior de los tubos

fluorescentes (iluminación de

bajo consumo).[8]

En soldaduras de arco

eléctrico bajo protección por

gas (TIG, MIG/MAG, etc.)

Materia expulsada para la

propulsión de cohetes.

La región que rodea al escudo

térmico de una nave espacial

durante su entrada en la

atmósfera.

El interior de los reactores de

fusión.

Las descargas eléctricas de

uso industrial.

Las bolas de plasma.

Los rayos durante una

tormenta.

La ionosfera.

La aurora boreal.

Las estrellas (por ejemplo, el Sol).

Los vientos solares.

El medio interplanetario (la materia entre

los planetas del Sistema Solar), el medio

interestelar (la materia entre las estrellas)

y el medio intergaláctico (la materia

entre las galaxias).

Los discos de acrecimiento.

Las nebulosas intergalácticas.

Ambiplasma

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APLICACIONES:La física de plasmas puede encontrar aplicaciónen diversas áreas:

• Descargas de gas (electrónica gaseosa).Fusión termonuclear controlada.• Física del espacio.• Astrofísica moderna.• Conversión de energía de MHD(magnetohidrodinámica) y propulsión iónica.• Plasmas de estado sólido.• láseres de gas.

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PARÁMETROS DE UN PLASMA:

Puesto que existen plasmas en contextos muydiferentes y con características diversas, la primeratarea de la física del plasma es definir apropiadamentelos parámetros que deciden el comportamiento de unplasma. Los principales parámetros son los siguientes:

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NEUTRALIDAD Y ESPECIES PRESENTES

El plasma está formado por igual número de cargas positivas y negativas, loque anula la carga total del sistema. En tal caso se habla de un plasma neutroo casi-neutro. También existen plasmas no neutros o inestables, como el flujode electrones dentro de un acelerador de partículas, pero requieren algún tipode confinamiento externo para vencer las fuerzas de repulsión electrostática.Los plasmas más comunes son los formados por electrones e iones. Engeneral puede haber varias especies de iones dentro del plasma, comomoléculas ionizadas positivas (cationes) y otras que han capturado un electróny aportan una carga negativa (aniones).

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EL PARÁMETRO DE PLASMA:

El parámetro de plasma indica el número medio de partículascontenidas en una esfera cuyo radio es la longitud de Debye(esfera de Debye)

Algunos autores adoptan una definición inversa delparámetro de plasma con lo que la condición de plasmaresulta ser

g= 1/T

El parámetro de plasma de los electrones es:

T= (4∏/3) nₑ λ³D

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ESTADO DE BOSE-EINSTEIN:

ORIGEN:

Condensado de Bose- Einstein también se originó apartir de un gas, pero al que se enfrió a unatemperatura cercana al cero absoluto. Los átomosde dicho gas perdieron entonces energía,frenándose y uniéndose entre sí, para dar origen auna especie de “superátomo”, mucho más densoque el estado sólido.

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MÉTODO DE OBTENCIÓN:

El Condensado de Bose- Einstein existió en el laboratoriodel Instituto nacional de Estándares y Tecnología, a la vistade sus creadores y de una cámara de vídeo, durante quinceminutos, hasta que se derritió, de allí el nombre humorísticode “cubo de hielo cuántico¨.

Para crearlo, los doctores Eric Cornell y Carl Wieman se valieron de unanube de átomos de rubidio, cuya temperatura se bajó mediante laaplicación de una técnica conocida como enfriamiento láser y de doscampos magnéticos.Ello produjo una temperatura que nunca antes se había alcanzado enningún laboratorio del mundo: 180 grados Nano kelvin (nK) o, lo que es lomismo, una mil millonésima de grados por encima del cero absoluto.(-270°C)

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PROPIEDADES DE LA MATERIA EN ESTADO DE CBE:

Se ve como una pequeña masa en el fondo de una trampa magnética. Como una gota de agua que se condensa cuando se enfría el aire

Los tamaños obtenidos de CBE más grandes son del tamaño de una pepita de melón.En la generación de un condensado de Bose-Einstein, como aún suele haber átomosnormales alrededor, el condensado suele mostrarse como si fuera la semilla dentro deuna cereza.

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La imagen más famosa de la formación del condensado de Bose-Einstein es unaimagen que recoge los datos tomados por estos científicos a medida que latemperatura decrecía.En la curva de la izquierda podemos ver diferentes colores que son átomos condistintas temperaturas. El color amarillo representa la temperatura más elevada,el verde una temperatura algo menor, el azul aún más frío y el blanco, querepresenta la temperatura más baja

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EXPERIMENTOS CON EL CONDENSADO BOSE-EINSTEIN

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APLICACIONES:

- Láser de átomos: para construcción de nano-estructuras, es decir, objetos de untamaño muy pequeño (de nanómetros).- Relojes atómicos: para realizar medidas muy precisas del tiempo.- Detección de la intensidad del campo gravitatorio: con el fin de buscar petróleo-El desarrollo de la interferómetro atómica ultra precisa-El empleo de laser de átomos para diseñar nano estructuras con extraordinariaprecisión-Es posible generar fuerzas atómicas repulsivas y atractivas produciendo ladisolución del condensado, lo que permitiría reproducir condiciones extremaspara comprender algunos procesos físicos que tienen lugar en las estrellasenanas o en los agujeros negros.-Creación de gases de átomos termiónicos cuánticamente degenerados.

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LA MATERIA

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Nuestro planeta está constituido por materia, la cual se

nos presenta de distintas maneras. El agua, el aire, el

carbón, las rocas y la sal, son todos de formas diferentes

en que se manifiesta la materia.

A estas formas diferentes en que se presenta la materia

se les ha dado el nombre de materiales.

Un material se diferencia de otro por sus propiedades las

cuales se clasifican en:

•No características son las propiedades que dependen

de la cantidad de material, y no de su naturaleza.

•Características son las propiedades que no dependen

de la cantidad de material estudiado, sino de su

naturaleza.Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor

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LA MATERIA

PROPIEDADES NO CARACTERÍSTICAS

La masa, el volumen y la temperatura son las

propiedades son comunes para todos los tipos de

materia (sólido, liquido o gaseosa), por lo tanto no

tiene utilidad para identificar un tipo de materiales

en particular.

MASA: es la cantidad de materia que posee un

cuerpo, los instrumentos que se utilizan para

determinar comparativamente la masa de los

cuerpos se llaman balanzas y el procedimiento de

pesar se denomina pesada. No debemos confundir

con peso el cual es la atracción gravitatoria de la

Tierra ejerce sobre un objeto y varía con la

distancia del centro de la Tierra, y su medición es

por medio de un dinamómetro.Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo

Editorial Biosfera

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LA MATERIA

PROPIEDADES NO CARACTERÍSTICAS

VOLUMEN. Es el espacio que ocupa un cuerpo y

representa una propiedad común a todos los estados

de la materia. El volumen de un líquido se determina

mediante recipientes graduados (cilindro, pipeta,

bureta), en el caso de los sólidos de forma regular, el

volumen se determina mediante formulas

matemáticas, y en los sólidos irregulares se determina

por desalojamiento de un líquido (principio de

Arquímedes). La unidad base de medición es metros

cúbicos. También se utiliza el litro como unidad base

pero más bien para hacer referencia a la capacidad de

un instrumento.

Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor

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LA MATERIA

PROPIEDADES NO CARACTERÍSTICAS

TEMPERATURA. La sensación de caliente y frío

suministrada a nuestros sentidos nos permite

conocer aproximadamente el grado o nivel

térmico de los cuerpos, el cual se designa como

temperatura. El instrumento que se utiliza para

medir la temperatura es le termómetro. El

termómetro basado en la escala Celsius tiene

100 divisiones entre el (0) y el cien(100),

llamados grados centígrados (°C). Existen otras

escalas para medir la temperatura como: Kelvin y

Fahrenheit.

Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo

Editorial Biosfera

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LA MATERIA

PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS

La densidad, el punto de ebullición, el punto de fusión y la

solubilidad son propiedades características de una misma

sustancia puesto que permanecen constantes para

cualquier tamaño.

DENSIDAD. Es una propiedad característica de la materia

que relaciona dos propiedades no características: masa y

volumen. La cual se define como la masa contenida en

una unidad de volumen, de la sustancia a considerar. Su

unidad base es g/ml ó g/cm3

Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo Editorial

Biosfera

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LA MATERIA

PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS

PUNTO DE FUSION. PUNTO DE EBULLICION. una misma

sustancia pura pasará desde la fase sólida a líquida a la

misma temperatura, independientemente de cual sea su

masa o volumen. Y esa temperatura a la cual ocurre el

cambio de estado sólido a liquido se denomina Punto de

Fusión. Cuando el cambio es el estado liquido a al estado

gaseoso también cada sustancia lo hace a una temperatura

determinada que se conoce como Punto de Ebullición

Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo Editorial Biosfera

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LA MATERIA

PROPIEDADES CARACTERÍSTICASSOLUBILIDAD. Una sustancia es soluble cuando

se puede desunir o separar por medio de un

líquido con el cual se incorpora. Se llama solvente

a una sustancia que disuelve y soluto a la

sustancia que se disuelve.

La solubilidad es una propiedad características de

las sustancias y se expresan en gramos por 100

cm3 de solvente a una temperatura dada; es decir,

la solubilidad varía con la temperatura.

Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor

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CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

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Clasificación de la materia.Sistemas materiales

Sustancias puras

Simples

Un solo tipo de átomo.

Cl, Fe, O2 ,Ca, Na…

Compuestas

Dos o mas tipos de átomos.

H 2O , CH4 , NH3

Un solocomponente

Mezclas

Homogéneas

Una sola fase:Sal+agua

Azucar+aguaAlcohol+agua

Heterogéneas

Dos o mas fases:Arena+aguaAceite+agua

Dos o mas componentes

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HOMOGÉNEOS HETEROGÉNEOS

Tienen la misma composición y

propiedades en cualquier

porción de los mismos.

Presentan distinta composición

y propiedades en diferentes

partes del mismo.

SISTEMAS MATERIALES

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IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS

MATERIA

¿COMPOSICIÓN UNIFORME?

¿PUEDE SEPARARSE PORMÉTODOS FÍSICOS?

¿PUEDE DESCOMPONERSEEN OTRAS SUSTANCIAS POR MÉTODOS QUÍMICOS?

SISTEMAHOMOGÉNEO

SISTEMAHETEROGÉNEO

MEZCLASUSTANCIAPURA

COMPUESTOELEMENTO

NO SI

SI

NO

MÉTODO QUÍMICO

NO SI

MÉTODOS FÍSICOS

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METODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

MEZCLAS HETEROGÉNEAS

1.-MEZCLAS SOLIDO-LÍQUIDO:

Filtración.

Sedimentación.

Centrifugación.

2.-MEZCLAS SÓLIDO-SÓLIDO:

Separación magnética.

3.-MEZCLAS LÍQUIDO-LIQUIDO

Decantación.

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TAMIZADO

Procedimiento que permite separar

partículas sólidas de distintos tamaños,

haciendo pasar la mezcla por un tamiz.

Un tamiz no es más que una malla que

deja entre sus hilos una “luz” constante y

conocida.

La operación se efectúa manual o

mecánicamente.

En realidad nunca se consigue del todo

una separación definitiva del material.

Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt. Editorial Triangulo.

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FILTRACIÓN

Es uno de los procedimientos más

empleados en los laboratorios. Se utiliza

para separar los componentes de una

mezcla heterogénea de sólido y líquido.

Se basa en el tamaño de las partículas de

la mezcla ya que al depositarlas sobre el

papel de filtro, las más pequeñas pasan

por los diminutos poros recogiéndose

como filtrado, en tanto que los mayores,

imposibilitadas de pasar, quedan sobre el

papel de filtro constituyendo el residuo.

Tomado del libro texto Requeijo Daniel y Alicia de Requeijo. Editorial Biósfera

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CENTRIFUGACIÓN

Se utiliza cuando se quiere acelerar la

sedimentación.

Se coloca la mezcla dentro de una

centrífuga (movimiento de rotación

constante y rápido) lográndose que las

partículas de mayor densidad se vayan

al fondo y las más ligeras queden en la

parte superior

Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt. Editorial Triangulo.

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IMANTACIÓN

Únicamente se aplica para separar

un material magnético como el

hierro cuando está mezclado con

otro que no es magnético.

Por ejemplo, para separar limaduras

de hierro mezcladas con azufre o

con arena. Basta con acercarle un

imán y las limaduras de hierro

serán atraídas por éste.

Tomado del libro texto Requeijo Daniel y Alicia de Requeijo. Editorial

Biósfera

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DECANTACIÓN

Tiene su fundamento en la diferencia de densidad que

hay en los componentes de una mezcla.

Si tenemos una mezcla de sólido y un líquido, se deja en

reposo y observamos que el sólido más denso o pesado

se va al fondo del recipiente y así es más fácil para

separas el líquido el cual se inclina el recipiente que

contiene ambas materias y se deja pasar el liquido a otro

recipiente.

En el caso de líquidos inmiscibles, se coloca un embudo

de decantación, se deja reposar y se observa que el

liquido más denso queda en la parte inferior del embudo,

para su extracción se abre la llave del embudo hasta la

salida total del liquido.

Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt. Editorial Triangulo.

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LEVIGACIÓN

Es el lavado de sólidos, con una corriente

de agua.

Los materiales más livianos son

arrastrados una mayor distancia, de esta

manera hay una separación de los

componentes de acuerdo a lo pesado que

sean.

Esta técnica no es común en laboratorio

pero es bastante frecuente en las

industrias, ya sea para el lavado de arena o

la obtención de oro.

Tomado del libro de texto del María del Pilar Rodríguez. Editorial Salesiana

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METODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

MEZCLAS HOMOGÉNEAS:

1.-MEZCLAS SÓLIDO-LÍQUIDO:

Cristalización.

Calentamiento a sequedad.

2.-MEZCLAS LIQUIDO-LIQUIDO

Destilación.

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EVAPORACIÓN

Se utiliza para separar sólidos

disueltos en líquidos.

Calentando, uno escapa en forma de

gas y el otro queda como residuo en el

recipiente donde se calentó.

Al calentar agua salada, el agua se

evapora y queda la sal como residuo.

El tamaño de los cristales depende de

la velocidad de evaporación (a más

rapidez, más pequeños son los

cristales)

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CRISTALIZACIÓN

Se utiliza para la purificación de sustancias

sólidas.

Se fundamenta en el hecho que la inmensa

mayoría de las sustancia sólidas son más

solubles en un disolvente caliente que en

uno frío.

El solido que se va a purificar se disuelve

en el disolvente caliente, se filtra para

eliminar impurezas y luego la mezcla se

enfría para que se produzca la

cristalización

Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor

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DESTILACIÓN

Separación de líquidos disueltos en

líquidos.

Se basa en que cada sustancia hierve a una

temperatura característica u por ello, al ser

calentados hasta ebullición, en un aparato de

destilación, cada sustancia se separa a una

temperatura correspondiente a la de su

punto de ebullición.

Si por ejemplo se calienta agua salada, en el

balón de destilación quedaría la sal y el

agua pura se recoge en el destilado.

Tomado del libro texto Requeijo Daniel y Alicia de Requeijo. Editorial

Biósfera

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Mezclas y sustancias puras

CRISTALIZACIÓN

Sirve para separar sólidos disueltos en un líquido. Se basa en las

diferentes temperaturas de evaporación del sólido y del líquido.

DESTILACIÓN

Se utiliza para separar líquidos

disueltos y se basa en la diferencia

de temperaturas de ebullición de que

cada componente.

Cristales de sulfato de cobre obtenidos

mediante cristalización

Alambique o destilador

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DESTILACIÓN

Separación de mezclas de gases (aire).

Primera etapa: Se comprime el aire a altas

presiones y se deja expandir rápidamente, el

aire se licua.

Segunda etapa: Se eleva la temperatura de

forma gradual (destilación fraccionada).

Permite obtener cada fracción por separado

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CROMATOGRAFÍA

Este procedimiento consiste en la

separación de componentes de una

mezcla líquida basándose en las

diferencias de velocidades con las

que éstos se movilizan (capilaridad)

por la superficie porosa del papel

de cromatografía o de filtro, cuando

previamente se ha usado una

mezcla de disolvente.

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TEMPERATUTRA-TIEMPO

Veamos lo que ocurre en un proceso de calentamiento de una sustancia pura:

GAS

Pto. Ebullición

LIQUIDO

Pto. Fusión

SÓLIDO

tiempo

Le energía calorífica para cambiar de estado, no se emplea en aumentar latemperatura, sino en romper las fuerzas atractivas entre las moléculas.

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Temperatura - tiempo

Sustancia no pura = mezcla.

GAS

Pseudo Pto. Ebullición

LIQUIDO

PseudoPto. Fusión

SÓLIDO

TIEMPO

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Uso de Materiales en el Eje Vial 1 Calle Boyacá. 2003

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Uso de materiales de construcción en la ampliación del Malecón del Estero Salado. 2002

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Uso de materiales de construcción de la Estación de bombeo para pruebas hidrostáticas para el OCP. 2002

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Uso de materiales de construcción para la estabilidad de taludes en suelos expansivos de la Formación Onzole – Esmeraldas. 2002

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Uso de la piedra natural como material de construcción para un puente romano. España 1998

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Uso de materiales para la construcción de una vía de acceso en Chiquilpe – Pichincha. 2002

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Uso de Geosintéticos para la estabilidad de taludes y control de erosión en un tramo del OCP. 2002

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Fabricación artesanal de bloques en Quinindé - Esmeraldas. 1999

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Uso de Geotextil para estabilidad y control de erosión, estación Sardinas OCP. 2002

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Uso del Hierro como material de construcción para fabricar plintos y columnas. Espol 1995

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Uso de Hierro y Madera para la construcción del viaducto Mall del Sol – Guayaquil. 1997

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Uso de materiales para construir el Relleno Sanitario “Las Iguanas” – Guayaquil, 1995

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Uso de Materiales para la construcción de diques y piscinas en un complejo camaronero ubicado en la Península de Santa Elena. 1998

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Uso de Materiales para la construcción de obras portuarias La Libertad. 1998

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Uso de materiales para la construcción –Edificio Banco La Previsora Guayaquil

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Uso de materiales para la construcción del World Trade Center Guayaquil

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Uso de materiales para la construcción de una plataforma para válvula de control del OCP. 2002

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Fabricación artesanal de ladrillos en Azogues