Sistemas heterogéneos

LA MATERIA, ELEMENTOS Y COMPUESTOS 3º E.S.O.
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.
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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:
y
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
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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
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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
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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.
y
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
Estufa de laboratorio
mediante otro método de separación
de mezclas, como el filtrado, la decantación o la flotación y, como el
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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.
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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.
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2.2.3
ACTIVIDADES.
a) Para el aula:
y
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
y
¿Podemos distinguir varias sustancias en un sistema heterogéneo?
y
Si en una mezcla tenemos arena y grava, ¿qué procedimiento podremos
emplear para separarlas?
y
¿Se puede separar una mezcla de agua y aceite? ¿Cómo?
y
¿Cuándo se emplea la filtración?
b) Para casa:
y
Si mezclas arena y azúcar, ¿cómo podrías separarlas?
y
¿Qué útil, usado en casa, actúa filtrando?
y
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?
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y
¿Cómo separarías una mezcla de aceite y agua?
y
¿Serán una mezcla heterogénea las nubes? ¿Y la niebla?
/ Experiencia 9
Separación de una mezcla de sal y arena
Material:
2
Reactivos:
Matraces
Vaso
erlenmeyer Cloruro
de
sodio
precipitados Arena
de
Agua destilada.
Embudo
Papel
de
filtro
Vidrio
de
reloj
Mechero
bunsen
Balanza.
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
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habrás
calentado.
Agita
brevemente
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y
deja
reposar.
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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:
y
¿Por qué crees que el filtrado se hace más lento cuando transcurre el
tiempo?
y
El agua filtrada ¿es igual al agua destilada empleada al disolver? ¿Qué las
diferencia? ¿Puedes distinguirlas a simple vista?
y
Dibuja el material de laboratorio empleado.
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