Separación de mezclas - Mezclas homogéneas de líquidos

SEPARACIÓN DE MEZCLAS
MEZCLAS HOMOGÉNEAS DE LÍQUIDOS
Para separar mezclas homogéneas de líquidos se utiliza una técnica muy conocida, y que
tiene múltiples aplicaciones, llamada destilación.
La destilación es un proceso en el que una mezcla líquida de dos o más sustancias se
separa en sus componentes mediante la aplicación de calor y posterior enfriamiento.
Los dos procesos básicos de la destilación son la evaporación y la condensación. La
evaporación es el paso del estado líquido al estado gaseoso, y la condensación es el
opuesto.
Recordemos el concepto de punto de fusión de los sólidos: es la temperatura a la que un
sólido se convierte en líquido.
Igualmente, los líquidos tienen una temperatura crítica en la que el líquido se transforma
en vapor. Esta temperatura recibe el nombre de punto de ebullición. Si calentamos al
mismo tiempo una mezcla de dos líquidos que tienen diferente punto de ebullición, la que
tiene el punto de ebullición más bajo se evaporará antes que la que tenga el punto de
ebullición más alto.
Cuanto más bajo sea el punto de ebullición de una sustancia, menos temperatura
necesitará para transformarse en vapor. La facilidad con que una sustancia se transforma
en vapor se llama volatilidad. Hay sustancias tan volátiles que, incluso a temperatura
ambiente, se transforman en vapor.
Además, mientras la sustancia con el punto de ebullición más bajo se está evaporando, la
temperatura de la mezcla no aumentará hasta que no se haya evaporado esta primera
sustancia totalmente.
Teniendo en cuenta todos estos principios, podemos llevar a cabo la destilación de una
muestra de vino.
DESARROLLADO POR ESPERANZA BLANCO
PRIMARIA
T ERCER CICLO DE
SEPARACIÓN DE MEZCLAS
Actividad 1
El vino está compuesto principalmente por agua y etanol (alcohol etílico). Mientras que el
agua hierve (tiene su punto de ebullición) a 100 ºC, el etanol lo hace a 78,3 ºC. Sin embargo,
la mezcla de agua y vino ebulle a 78,2 ºC. Esto significa que ambos componentes forman
parte del vapor que se desprende de la ebullición de la mezcla (el vino). Sin embargo este
vapor es mucho más rico en etanol que en agua.
En la destilación del vino obtendremos, por tanto, etanol con una cierta cantidad de agua.
Si quisiéramos obtener etanol más puro, deberíamos repetir la destilación del producto
obtenido, consecutivamente, hasta obtener etanol puro.
Para realizar la destilación necesitamos los materiales que se reflejan en el esquema
siguiente.
Si es posible, añadiremos al matraz unos trozos de piedra pómez para evitar el
sobrecalentamiento de la mezcla.
De la destilación del vino obtenemos, por tanto, dos fases líquidas que antes estaban
completamente mezcladas. Si volvemos a mezclarlos, tendremos nuevamente vino.
DESARROLLADO POR ESPERANZA BLANCO
PRIMARIA
T ERCER CICLO DE
SEPARACIÓN DE MEZCLAS
Cuando dos líquidos forman una mezcla homogénea, se dice que son miscibles. Si no
pueden formar una mezcla homogénea, son inmiscibles.
Actividad 2
Mezcla dos partes de agua y una de aceite en un tubo de ensayo. Agita suavemente,
taponando la boca del tubo, y observa qué ocurre.
En cuanto cesa la agitación, el agua y el aceite se separan rápidamente. Pero antes de que
esto ocurra, podemos observar las gotas de aceite repartidas en el agua. El agua y el aceite
son líquidos inmiscibles entre sí.
Si agitamos durante mucho tiempo y muy enérgicamente, de tal manera que las gotas de
aceite se rompan en gotitas microscópicas, conseguiremos una mezcla homogénea.
Esta mezcla, formada por líquidos inmiscibles, se llama emulsión. Las cremas que se
utilizan para la cara y el cuerpo son emulsiones de agua y aceite, con algunos
componentes más.
DESARROLLADO POR ESPERANZA BLANCO
PRIMARIA
T ERCER CICLO DE
SEPARACIÓN DE MEZCLAS
Orientaciones para el profesor
Tratamos aquí mezclas homogéneas de líquidos, miscibles e inmiscibles.
La mezcla de agua y etanol para formar vino es una disolución.
En cambio, la mezcla de agua y aceite es un sistema coloidal, a mitad de camino
entre las suspensiones (mezclas heterogéneas) y las disoluciones. Su aspecto es el de
una mezcla homogénea, aunque sus componentes no pueden mantenerse mezclados
indefinidamente, al contrario de lo que ocurre en las disoluciones.
Sin embargo, en esta actividad nos centramos exclusivamente en el método para
separar dos líquidos que forman una mezcla homogénea. En la propuesta didáctica
siguiente entramos en los detalles que nos permiten diferenciar una mezcla de otra.
Los principios físicos que rigen el funcionamiento de la destilación es la diferente
volatilidad de las sustancias. El vapor producido durante la ebullición de la mezcla se
enriquece de las sustancias más volátiles (con punto de ebullición más bajo), mientras
que la mezcla original se empobrece en dichos componentes, quedando las sustancias
menos volátiles.
En este caso hemos utilizado una mezcla de líquidos. Pero la destilación también se
utiliza para separar sustancias sólidas de un compuesto.
Durante la destilación, es necesario hacer hincapié en los distintos procesos que están
teniendo lugar:
??La evaporación del etanol. Observar que el termómetro marca la temperatura
del punto de ebullición del etanol.
??La condensación del etanol en el condensador. Explicar el papel del
refrigerante (el agua que circula en el condensador).
DESARROLLADO POR ESPERANZA BLANCO
PRIMARIA
T ERCER CICLO DE