Mezcla: es una combinación de dos o más sustancias en tal forma que no ocurre una reacción química y cada sustancia mantiene su identidad y propiedades. Una mezcla puede ser usualmente separada a sus componentes originales por medios físicos: destilación, disolución, separación magnética, flotación, filtración, decantación o centrifugación. Si después de mezclar algunas sustancias, no podemos recuperarlas por medios físicos, entonces ha ocurrido una reacción química y las sustancias han perdido su identidad: han formado sustancias nuevas. Un ejemplo de una mezcla es arena con limaduras de hierro, que a simple vista es fácil ver que la arena y el hierro mantienen sus propiedades. Tipos de mezclas: Criterio óptico Mezclas homogéneas: Son las que tienen partículas indistinguibles a simple vista o con el microscopio; por ejemplo: 1. Los coloides: son partículas con un tamaño que oscila entre 10 -7 y 10 -5 cm. Estas mezclas tienen una fase dispersante (disolvente) y una fase dispersa (soluto); ejemplo: leche, gelatina, quesos, etc. 2. Las soluciones: tienen un tamaño de partícula menor de 10 8 cm. y sus componentes son soluto y solvente. El soluto se disuelve en el solvente y se encuentra, generalmente, en menor proporción que éste.; ejemplo: agua de mar, limonada, te, refrescos, alcohol, etc Mezclas heterogéneas: son aquellas en las cuales pueden reconocerse sus diversos componentes debido a la diferencia de sus propiedades. Hay dos tipos de mezclas heterogéneas: mezclas groseras y suspensiones. Mezclas groseras: Son aquellas que tienen componentes diferenciables por su gran tamaño. Por ejemplo: granito (mica, cuarzo y feldespato. Suspensiones: Son las que tienen partículas finas suspendidas en agua u otro líquido por un tiempo y luego se sedimentan; por ejemplo: arena y agua. Mezclas homogéneas Las mezclas homogéneas son mezclas que tienen una apariencia uniforme y de composición completa. Muchas mezclas homogéneas son comúnmente llamadas disoluciones. Las partículas de estas son tan pequeñas que no es posible distinguirlas visualmente sin ser magnificadas. Existen cinco tipos de mezclas homogéneas que son: sólido - sólido líquido - sólido líquido - líquido gas - líquido gas - gas Disolución es una mezcla homogénea, a nivel molecular de una o más especies químicas que no reaccionan entre sí; cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto y un medio dispersante denominado disolvente. También se define disolvente como la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución. Si ambos, soluto y disolvente, existen en igual cantidad (como un 50% de etanol y 50% de agua en una disolución), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes. Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua (o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama) Clasificación de las disoluciones por su estado de agregación por su concentración sólidas Sólido en sólido: aleaciones como zinc en estaño (latón); gas en sólido: hidrógeno en paladio; líquido en sólido: mercurio en plata (amalgama). No saturada; es aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no están en equilibrio a una temperatura dada; es decir, ellas pueden admitir más soluto hasta alcanzar su grado de saturación. Ej.: a 0ºC 100g de agua disuelven 37,5 NaCl, es decir, a la temperatura dada, una disolución que contengan 20g NaCl en 100g de agua, es no saturada. líquidas líquido en líquido: alcohol en agua; sólido en líquido: sal en agua (salmuera); gas en líquido: oxígeno en agua Saturada: en esta disolución hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en consideración, el solvente no es capaz de disolver más soluto. Ej.: una disolución acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5g disueltos en 100g de agua 0ºC. gaseosas gas en gas: oxígeno en nitrógeno; líquido en gases: nieblas sólido en gas: humos Sobre saturada: representa un tipo de disolución inestable, ya que presenta disuelto más soluto que el permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disolución se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfría el sistema lentamente. Esta disolución es inestable, ya que al añadir un cristal muy pequeño del soluto, el exceso existente precipita; de igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura. En función de la naturaleza de solutos y disolventes, las leyes que rigen las disoluciones son distintas. Sólidos en sólidos: Leyes de las disoluciones sólidas. Sólidos en líquidos: Leyes de la solubilidad. Sólidos en gases: Movimientos brownianos y leyes de los coloides. Líquidos en líquidos: Tensión interfacial. Gases en líquidos: Ley de Henry. Por la relación que existe entre el soluto y la disolución, algunos autores clasifican las disoluciones en diluidas y concentradas, las concentradas se subdividen en saturadas y sobre saturadas. Las diluidas, se refieren a aquellas que poseen poca cantidad de soluto en relación a la cantidad de disolución; y las concentradas cuando poseen gran cantidad de soluto. Es inconveniente la utilización de esta clasificación debido a que no todas las sustancias se disuelven en la misma proporción en un determinada cantidad de disolvente a una temperatura dada. Ej: a 25ºC en 100g de agua se disuelven 0,000246g de BaSO4. Esta disolución es concentrada (saturada) porque ella no admite más sal, aunque por la poca cantidad de soluto disuelto debería clasificarse como diluida. Por ello es más conveniente clasificar a las soluciones como no saturadas, saturadas y sobre saturadas. TIPOS DE DISOLUCIONES Disolución diluida- es aquélla en la que la proporción de soluto respecto a la de disolvente es muy pequeña. Disolución concentrada- es aquélla en la que la proporción de soluto respecto al disolvente es alta. Disolución saturada- es la que no admite más cantidad de soluto sin variar la de disolvente. Disoluciones sólidas, líquidas y gaseosas Disoluciones sólidas Las disoluciones sólidas son aquellas mezclas en que los sólidos, líquidos y gases se disuelven en un sólido Existen varios tipos de disoluciones sólidas Disoluciones sólidas donde el soluto es un sólido Disoluciones sólidas en donde el soluto es un liquido Una disolución no debe ser liquida forzosamente, aunque la mayoría de ejemplos que conocemos los son, por ejemplo el aire es una mezcla de gases disueltos en gas y las aleaciones no son sino un sólido disuelto en otro. Disoluciones sólidas Las disoluciones sólidas son aquellas mezclas en que los sólidos, líquidos y gases se disuelven en un sólido, estos son los tipos d disoluciones sólidas que existen: Las disoluciones sólidas son aquellas mezclas en que los sólidos, líquidos y gases se disuelven en un sólido Existen varios tipos de disoluciones sólidas. Disoluciones sólidas donde el soluto es un sólido, ejemplos: zinalco, cobre y zinc. Disoluciones sólidas en donde el soluto es u liquido, ejemplos: las amalgamas que están formadas por mercurio en oro o plata, son utilizadas para restaurar las piezas dentales restauradas. Disoluciones sólidas donde el soluto es un gas, ejemplos: él hidrogeno que se disuelve en metales como el platino, con aplicaciones industriales muy complejas. Disoluciones líquidas Las disoluciones líquidas se comportan como un liquido, son las mas comunes y se forman cuando se disuelven en un liquido, sustancias en cualquiera de los tres estados de agregación (sólido, líquido y gaseoso) estas disoluciones se clasifican en: Disoluciones líquidas donde el soluto es un sólido, ejemplos: el agua con azúcar y le agua de mar Disoluciones liquidas donde el soluto es un líquido, ejemplo: el vinagre, acido acético en agua, Disoluciones liquidas donde el soluto es un gas, ejemplos: las mezclas efervescentes, los refrescos. Disoluciones gaseosas Las disoluciones gaseosas son mezclas homogéneas, constituidas por gases o líquidos disueltos en un gas. Estos son algunos de los tipos de estas disoluciones: Disoluciones gaseosas donde el soluto es un líquido, ejemplos: aire húmedo y el vapor de un perfume disuelto en aire. Disoluciones gaseosas donde el soluto es un gas, ejemplos: el aire de la atmósfera, gas natural, constituido por propano y butano. Disoluciones gaseosas donde el soluto es un sólido, ejemplos: humos finos generados por procesos industriales especiales. Ejemplos de disoluciones son: Agua salada Oxígeno y nitrógeno del aire El gas carbónico en los refrescos Todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias. Coloide: suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema físico-químico físico compuesto por dos fases: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas, por lo general sólidas, de tamaño mesoscópico (es decir, a medio camino entre los mundos macroscópico y microscópico)[sin referencias]. Así, se trata de partículas que no son apreciables a simple vista, pero mucho más grandes que cualquier molécula. El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa que puede pegarse. Este nombre hace referencia a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar coágulos. Aunque el coloide por excelencia es aquel en el que la fase continua es un líquido y la fase dispersa se compone de partículas sólidas, pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación. En la siguiente tabla se recogen los distintos tipos de coloides según el estado de sus fases continua y dispersa: Fase dispersa Gas Fase continua Gas Líquido No es posible porque todos los gases son solubles entre sí Aerosol líquido, Espuma, Líquido Sólido Sólido Aerosol sólido, Ejemplos: niebla, bruma Ejemplos: Humo, polvo en suspensión Emulsión, Dispersión coloidal, Ejemplos: Espuma de afeitado Ejemplos: Leche, salsa mayonesa, crema de manos, sangre Espuma Sólida, Gel, Emulsión sólida, Ejemplos: piedra Pómez, Aerogeles Ejemplos: Gelatina, gominola, queso Ejemplos: Cristal de rubí Ejemplos: Pinturas, tinta china Actualmente, y debido a sus aplicaciones industriales y biomédicas, el estudio de los coloides ha cobrado una gran importancia dentro de la química física y de la física aplicada. Así, numerosos grupos de investigación de todo el mundo se dedican al estudio de las propiedades ópticas, acústicas, de estabilidad y de su comportamiento frente a campos externos. En particular, el comportamiento electrocinético (principalmente las medidas de movilidad electroforética) o la conductividad de la suspensión completa. Por lo general, el estudio de los coloides es experimental, aunque también se realizan grandes esfuerzos en los estudios teóricos, así como en desarrollo de simulaciones informáticas de su comportamiento. En la mayor parte de los fenómenos coloidales, como la conductividad y la movilidad electroforética, estas teorías tan sólo reproducen la realidad de manera cualitativa, pero el acuerdo cuantitativo sigue sin ser completamente satisfactorio. Propiedades de soluciones coloides Sus partículas no pueden ser observadas a simple vista. Podemos definir los coloides como aquellos sistemas en los que un componente se encuentra disperso en otro, pero las entidades dispersas son mucho mayores que las moléculas del disolvente. Los filtros que no pueden atravesar son las membranas semipermeables, como el papel celofán y el colodión. Sus partículas presentan movimiento browniano y efecto Tyndall. Son opalescentes .EJEMPLOS COLOIDES: 1.Espuma de afeitar. 2. aerogeles. 3. Niebla 4.Crema humectante para la piel. 5. gelatina. 6. queso. 7. leche 8.mayonesa 9.sangre. 10. pintura para casas. 11. piedra pómez. 12. Tinta china. Mezclas heterogéneas Las mezclas heterogéneas son mezclas compuestas de sustancias visiblemente diferentes, o de fases diferentes y presentan un aspecto no uniforme. Un ejemplo es el granito. Las partes de una mezcla heterogénea pueden ser separadas por filtración, decantación y por magnetismo. En las mezclas heterogéneas podemos distinguir cuatro tipos de mezclas: Las suspensiones son mezclas heterogéneas formadas por un sólido en polvo (soluto) o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (dispersante o dispersora). Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidos en la mezcla, son conocidas como suspensiones mecánicas Las suspensiones presentan las siguientes características: Sus partículas son mayores que las de las disoluciones y los coloides, lo que permite observarlas a simple vista. No tienen moleculas Sus partículas se sedimentan si la suspensión se deja en reposo. Los componentes de la suspensión pueden separarse por medio de centrifugación, decantación, filtración y evaporación. Ejemplos de suspensiones son: 1. jugos de frutas. 2. pinturas vinílicas. 3. penicilina en suspensión, para ser inyectada.(ej. Benzetacil) 4. Suspensión de Caolín en polvo, como antidiarreico. 5. Suspensión antiácida, de hidróxido de Magnesio e Hidróxido de Aluminio, ej. Mylanta, Maalox, Aci Tip. 6. suspensión de metronidazol, para tricomonas. 7. Suspensión de Betametasona, Corticosteroide, (Diprospan, Schering.). 8.Suspension de amoxicilina. 9. Trimetoprim-Sulfametoxazol suspension. 10. Diclofenac suspensión, gotas para ni;os. 11.Suspensión inyectable, de insulina humana recombinante.(Ej. Humulin N). 12. Crema para el café ( Coffee Mate, de Nestle). Técnicas de separación de mezclas. Entre las distintas técnicas que se emplean para separar mezclas tenemos: Procedimientos físicos: Destilación: consiste en separar dos líquidos con diferentes puntos de ebullición por medio del calentamiento y posterior condensación de las sustancias. El proceso de la destilación consta de dos fases: la primera en la cual el líquido pasa a vapor, y la segunda en la cual el vapor se condensa y pasa nuevamente a líquido. La destilación puede ser: Simple , si la muestra contiene un único componente volátil que se desea separar; Fraccionada , si la muestra contienen dos o más componentes volátiles que se separan mediante una serie de vaporizaciones-condensaciones en una misma operación En producción de gasolina y similares Tras la desalinización y purificación del crudo, se procede a fraccionarlo en sus componentes individuales en columnas de destilación. El crudo, a temperaturas que pueden alcanzar hasta 400°C (752°F), y en su mayor parte en forma gaseosa, se introduce en la columna de destilación, donde se condensa en bandejas intermedias a temperaturas diferentes. Cuanto más bajo sea el punto de ebullición de los productos, más ascenderá cada condensado. La medición de la temperatura, de la presión y del nivel del producto es de capital importancia para asegurar un funcionamiento óptimo de la columna de destilación. 1. Producción de etanol. 2. Reciclado de solventes. 3. Destilación de fragancias y saborizantes. 4. Purificación de aceites esenciales. 5. Para separar isótopos. Evaporación: consiste en separar los componentes de una mezcla de un sólido disuelto en un líquido. La evaporación se realiza en recipientes de poco fondo y mucha superficie, tales como cápsulas de porcelana, cristalizadores, etc. ( ciclo del agua) Un ejemplo de esto se encuentra en las Salinas. Allí se llenan enormes embalses con agua de mar, y los dejan por meses, hasta que se evapora el agua, quedando así un material sólido que contiene numerosas sales tales como cloruro de sólido, de potasio, etc… Cristalización: consiste en purificar una sustancia sólida; esto se realiza disolviendo el sólido en un disolvente caliente en el cual los contaminantes no sean solubles; luego se filtra en caliente para eliminar las impurezas y después se deja enfriar el líquido lentamente hasta que se formen los cristales Este es el método que se utiliza en la obtención de silicio ultra puro para la fabricación de sustratos u obleas en la industria de los semiconductores. Al material sólido (silicio sin purificar que se obtiene previamente en un horno eléctrico de inducción) se le da forma cilíndrica. Luego se lleva a cabo una fusión por zonas sobre el cilindro. Se comienza fundiendo una franja o sección del cilindro por un extremo y se desplaza dicha zona a lo largo de este hasta llegar al otro extremo. Como las impurezas son solubles en el fundido se van separando del sólido y arrastrándose hacia el otro extremo. Este proceso de fusión zonal puede hacerse varias veces para asegurarse que el grado de pureza sea el deseado. Finalmente se corta el extremo en el que se han acumulado las impurezas y se separa del resto. La ventaja de este proceso es que controlando adecuadamente la temperatura y la velocidad a la que la franja de fundido se desplaza por la pieza cilíndrica, se puede obtener un material que es un monocristal de silicio que presenta las caras de la red cristalina orientadas en la manera deseada. Cromatografía: Es la técnica que se utiliza para separar los componentes de una mezcla según las diferentes velocidades con que se mueven al ser arrastradas por un disolvente a través de un medio poroso que sirve de soporte a la mezcla, y sobre la base de las cantidades relativas de cada soluto, distribuidos entre un fluido que se mueve, llamado la fase móvil y una fase estacionaria adyacente. La fase móvil puede ser un líquido, un gas o un fluido supercrítico, mientras que la fase estacionaria puede ser un líquido o un sólido según las diferentes velocidades con que se mueven al ser arrastradas por un disolvente a través de un medio poroso que sirve de soporte a la mezcla. Se conocen varias formas: Cromatografía de columna: Consiste en colocar la sustancia absorbente en un tubo de vidrio por cuyo extremo superior se adiciona la mezcla de las sustancias que se desean separar; después se agrega un disolvente apropiado para disolver las sustancias en cuestión. Cromatografía de papel: Se utiliza para separar los componentes de mezclas como la salsa de tomate o pigmentos de plantas. Procedimientos mecánicos: Filtración: consiste en separar los componentes de una mezcla de dos fases: sólida y líquida, utilizando una membrana permeable llamada medio filtrante, a través de la cual se hace pasar la mezcla; la fase líquida pasa a través de la membrana y la fase sólida queda retenida en ella Un ejemplo de filtración es el que realizan los coches con el aceite. El aceite del motor se quema del uso y forma partículas de carbón que han de ser retiradas para que no afecten al funcionamiento del vehículo, y se emplea un filtro que retiene dichas partículas. Cada cierto kilometraje dependiendo del vehículo se suele sustituir el filtro. El filtro de una cafetera de papel seria una buena destiladora, además los sobrecitos de te, manzanilla, anís etc. etc. también serian una destilación química de su contenido. Decantación: se utiliza para separar dos líquidos con diferentes densidades o una mezcla constituida por un sólido insoluble en un líquido. Si tenemos una mezcla de sólido y un líquido que no disuelve dicho sólido, se deja reposar la mezcla y el sólido va al fondo del recipiente. Si se trata de dos líquidos se coloca la mezcla en un embudo de decantación, se deja reposar y el líquido más denso queda en la parte inferior del embudo Esto ocurre todos los días y a diario en todas las depuradoras del mundo. Una de la principales fases de descontaminación de las aguas residuales es la decantación; es decir, se introduce un volumen de agua residual en un tanque en el cual se busca el reposo. Los sólidos en suspensión (algunos) precipitan hacia el fondo por gravedad (es decir, decantan). A veces esta decantación se fuerza actuando sobre el volumen de agua, añadiendo coagulantes (como las albúminas) que atrapan los sólidos en suspensión y favorecen que precipiten, o incluso oxigenando el agua. Tamizado: consiste en separar una mezcla de materiales sólidos de tamaños diferentes, por ejemplo granos de caraota y arena empleando un tamiz (colador). Los granos de arena pasan a través del tamiz y los granos de caraota quedan retenidos Esto por ejemplo se hace en la mayoría de las pastelerías que tienen horno propio. Para algunos bollos y tartas hace falta tamizar azúcar en polvo por encima. El azúcar normal se pasa por un molino eléctrico y se pulveriza. No obstante a veces la pulverización no es efectiva del todo. Para eliminar esos "grumos" lo que se hace es pasar el azúcar a través de un tamiz: se echa el azúcar molida encima del tamiz y éste se mueve de lado a lado para que el azúcar bien fina pase a través de sus poros y caiga sobre el dulce, dando así un aspecto uniforme de "nevado". Imantación: consiste en separar con un imán los componentes de una mezcla de un material magnético y otro que no lo es. La separación se hace pasando el imán a través de la mezcla para que el material magnético se adhiera a él: por ejemplo: separar las limaduras de hierro que se hallen mezcladas con azufre en polvo, para lo cual basta con mantener con un imán el componente magnético al fondo e inclinar el recipiente que contiene ambos materiales, para que se pueda recoger el líquido en otro recipiente Bueno, este fenómeno podría representarse mediante cualquier motor eléctrico. Un motor eléctrico consiste en un eje de metal con propiedades magnéticas (hierro, acero, aleaciones de níquel y hierro...) rodeado por un conjunto de electro-imanes. Los electroimanes están compuestos por un núcleo de hierro o acero, a cuyo alrededor se ha enrollado una bobina de hilo de cobre. Esto, por sí mismo, no tiene ningún campo magnético asociado, pero cuando se hace pasar la corriente eléctrica por las bobinas de cobre, el núcleo metálico del electro-imán sufre un proceso de imantación inducida por el campo electromagnético que ahora tienen las bobinas. Los núcleos se imantan, se convierten en imanes, y actúan sobre el eje de metal. Como la corriente es alterna, cada electro-imán tiene corriente en un instante dado. Como la corriente circula en un sentido, los electro imanes se activan en ese mismo sentido, ejerciendo una atracción magnética sobre el eje en posiciones distintas y momentos distintos, lo que es la causa del giro del eje. Centrifugación: consiste en la separación de materiales de diferentes densidades que componen una mezcla. Para esto se coloca la mezcla dentro de un aparato llamado centrífuga, la cual tienen un movimiento de rotación constante y rápido, lo cual hace que las partículas de mayor densidad vayan al fondo y las más livianas queden en la parte superior. Un ejemplo lo observamos en las lavadoras automáticas o semiautomáticas. Hay una sección del ciclo que se refiere a secado en el cual el tambor de la lavadora gira a cierta velocidad, de manera que las partículas de agua adheridas a la ropa durante su lavado, salen expedidas por los orificios del tambor. En la industria del acero, se pueden fabricar tubos sin costura, vaciando el acero liquido (1,550ºc aprox.) en un molde redondo girando a alta velocidad y dependiendo de la cantidad de acero, se obtiene el espesor del tubo. En la industria lechera, se centrifuga la leche, para la obtención de crema, ya que separa las partículas más pesadas (quesaina) del liquido (suero) por acción de la fuerza centrifuga. Probablemente la centrifugación tenga otros usos. CONCLUSIÓN Al observar e investigar sobre dicha información "Separación de Mezclas", hemos llegado a entender que para realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades. Es interesante realizar una mezcla, pero es más importante tener claro cuales componentes se mezclan para que la hora de separar usemos la técnica más adecuada. INTRODUCCIÓN El trabajo que a continuación se presentará contiene información relacionada con la "separación de mezclas", lo cual tiene una gran importancia porque se conoce sobre propiedades, sobre los instrumentos y métodos adecuados para elaborar dichas mezclas o bien separarlos. La correcta separación de mezclas nos ayuda a poner en práctica todos los métodos que se presentarán, para separar mezclas; es importante saber sobre su estado físico, y características lo cual a continuación se presentará… REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN E. T. I. “MADRE MAZZARELLO” CORO. EDO. FALCÓN REALIZADO POR: ERICKSON SÁNCHEZ Nº 05 3er AÑO. SECCIÓN “B” SANTA ANA DE CORO; FEBRERO DE 2008.