TRABAJO DE INVESTIGACIONMÉTODOS DE SEPARACION DE MEZCLAS

GERSON LEONARDO HERNANDEZ SANCHEZT.I. 95040506587

FABIAN OROZCODOCENTE ACADÉMICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAFACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUIMICABOGOTÁ D.C.

2013

INTRODUCCIÓN

Este trabajo de investigación ha sido realizado con el fin de definir e ilustrar una gran parte de los métodos y procedimientos (físicos y/o químicos) que han sido descubiertos y, posteriormente, empleados por profesionales e, incluso, gente del común, en la separación de mezclas de todo

tipo, ya sean heterogéneas u homogéneas, y que tienen diversidad en sus componentes, para un mayor entendimiento y aprendizaje del lector.

Dicho trabajo tiene sus fuentes en páginas web y artículos de terceros, por tal motivo no es obra netamente del autor.

1. DESTILACIÓN

Operación diseñada para la separación de mezclas tales como sólidos en líquidos (inseparables por filtración), mezclas de gases y soluciones de 2 o más líquidos. Este método utiliza, en primera instancia, la vaporación aprovechando la diferencia de puntos de ebullición de los componentes involucrados, y posteriormente hace uso de la condensación de los vapores obtenidos en el paso anterior para finalmente sacar el líquido en el matraz colector.

Existen varios tipos de destilación, ellos son:

1.1 Destilación Simple (Destilación Sencilla) En esta operación el resultado obtenido no es totalmente puro, dado que es un proceso muy “simple”, en el cual los vapores son inmediatamente transportados al condensador donde se enfrían y condensan, pasando últimamente al matraz. En este caso es importante colocar la entrada de agua en la parte superior del condensador para permite que se llene completamente y, en el caso de soluciones de líquidos, estos deben tener una diferencia entre sus puntos de ebullición de por lo menos 50°C.

1.2 Destilación Fraccionada Este procedimiento es una variación de la destilación sencilla, diferencia que se nota principalmente en la utilización de una columna de fraccionamiento, la cual tiene unos “platos” en su interior posicionados en zig - zag, los cuales permiten que el líquido condensado del componente más volátil (el primero en evaporarse) que desciende y los vapores del componente menos volátil que ascienden tengan un intercambio de calor, para que al fin los vapores resultantes alcancen el condensador y lleguen al matraz colector.

Este es un procedimiento empleado para separar componentes de una sustancia con puntos de ebullición muy cercanos entre si, por tanto es muy útil en la industria, sobre todo en la petrolera y la obtención de etanol.

1.3 Destilación al Vacío Este proceso se caracteriza la necesidad de generar un vacío parcial en el sistema, con el fin de destilar sustancias a un punto de ebullición inferior al normal. Es muy utilizado en la purificación de sustancias inestables como las vitaminas y como complemento al proceso de destilación del crudo. El vacío generado puede reducir el punto de ebullición de una sustancia casi a la mitad.

1.4 Destilación Seca Este es un proceso que utiliza la calefacción en materiales sólidos (sin solventes), con el fin de obtener gases, o posteriormente, mediante la condensación sólidos o líquidos. Es un método muy utilizado para generar combustibles líquidos partiendo del carbón o la madera, incluso empleado en la división de minerales para obtener gases industriales útiles.

2. DECANTACIÓN

Es un proceso utilizado para la separación de mezclas heterogéneas, que pueden ser entre un sólido y un líquido o dos líquidos no miscibles como el agua y el aceite. Este no es procedimiento muy complicado, consiste en dejar que el componente de la mezcla más denso se asiente en el fondo del embudo, hasta poder diferenciar dichos componentes y hacer el proceso de extracción con la ayuda de la fuerza de gravedad. Es un método utilizado principalmente en el tratamiento de aguas residuales.

3. EVAPORACIÓN

Es un proceso físico muy simple, utilizado para la separación de líquidos o sólidos y líquidos empleando para ello el punto de ebullición que posee cada sustancia, aprovechando esto se puede llegar a evaporar el componente de la solución con el menor punto de ebullición y de esta forma liberar al resto de la mezcla de dicho componente. Esta técnica es empleada en la obtención de sal a partir del agua de mar.

4. MAGNETISMO O SEPARACIÓN MAGNÉTICA

Es un proceso físico utilizado para separar una mezcla de sólidos, con la condición de que uno de ellos debe poseer propiedades magnéticas o ser un metal. Este procedimiento consiste acercar un imán a la mezcla con el fin de crear un campo magnético que atraiga el compuesto metálico y deje al no metálico en el inmóvil, consiguiendo de esta forma la separación de la mezcla. Este proceso puede ser ilustrado en la separación del cemento donde las limaduras de hierro se separan de la arena.

5. CENTRIFUGACIÓN

Es un método utilizado para la separación de mezclas de sólidos en líquidos (generalmente sólidos insolubles) o incluso de 2 sustancias líquidas que obviamente posean diferentes densidades. Este proceso emplea para su fin una fuerza centrifuga, fuerza que es provista por una máquina llamada Centrifugadora, encargada de aplicarla en el recipiente que contiene la mezcla para que de esta forma, el componente más denso (sólido o líquido), se sedimente y se pueda diferenciar del otro componente, para ya luego seguir con un proceso de filtración o decantación, de ser necesario.

Este proceso es muy útil en laboratorios para biólogos y químicos, que necesitan separar sólidos con partículas muy pequeñas, que no se sedimentan en una solución líquida. Ellos utilizan distintos tipos de centrifugación según sea el caso, como por ejemplo:

5.1 Centrifugación Diferencial Pare este proceso es indispensable que las moléculas de los compuestos de la mezcla tengan una gran diferencia de densidad entre ellas, esto con el fin de que pueda observarse la separación en los resultados de la centrifugación. Esta es una regla dado que si se realiza el proceso con compuestos de densidades similares, es muy posible que ambos sedimenten juntos.

5.2 Centrifugación Isopícnica Proceso utilizado en casos donde las partículas tienen la misma capacidad de sedimentarse, y se desarrolla usando medios de diferente densidad. Usualmente es aplicado en la separación de ADN.

5.3 Centrifugación Zonal Se utiliza cuando las partículas de cada uno de los componentes de la mezcla tienen diferente masa, ya que gracias a esto la velocidad de sedimentación va a ser distinta para cada una. La mezcla es ubicada sobre un gradiente de densidad,

quien permite que la sedimentación los componentes de la mezcla pasen a través de él a diferentes velocidades. Es muy importante en este procedimiento ser muy estrictos en el tiempo de centrifugación, de lo contrario la mezcla puede llegar a sedimentar en su totalidad.

5.4 Ultracentrifugación Este método permite estudiar estructuras subcelulares (lisosomas, microsomas, etc.), biomoléculas y sus características de sedimentación. Se emplean para ello rotores (fijos o de columpio) y se monitorean mediante sistemas como luz ultravioleta o interferones.

6. FILTRACIÓN

Es un método de separación muy empleado por la humanidad en general, en los distintos ámbitos de la vida como el industrial o doméstico, y esto es gracias a la simpleza del proceso. Dicho proceso tiene como objetivo separar un sólido de una sustancia líquida, y para tal fin hace uso de un medio poroso (tan simples como un filtro de café o tan avanzados como sistemas empleados en la industria), el cual retiene el sólido y deja fluir a través de si a la sustancia líquida, obteniendo como resultado una limpia separación. Este método se puede observar en la industria petroquímica y refinadoras, y también en el tratamiento del agua para suministro urbano.

7. CROMATOGRAFÍA

Este es un método físico de separación, empleado en mezclas complejas y su identificación. Se basa en un conjunto de técnicas de retención selectiva cuyo fin es separar los compuestos de la mezcla, identificarlos y determinar sus cantidades. Este proceso tiene varias fases, en la primera (fase móvil) un fluido arrastra la muestra de la mezcla a través de la segunda fase, la fase estacionaria (sólido o líquido fijado en un sólido), en donde cada componente de la mezcla tiene una interacción diferente dependiendo de un equilibrio de distribución que hayan tenido entre ambas fases, así, dichos componentes atraviesan a diferentes velocidades la fase estacionaria, separándose posteriormente; y finalmente un detector genera un señal, la cual depende de la concentración y tipo del compuesto.

8. TAMIZADO

Es también un método físico de separación, destinado a separar mezclas de 2 o más componentes sólidos heterogéneos, con la condición de que entre ellos exista una diferencia de tamaño. Este proceso consiste en poner la mezcla en un tamiz (de ahí el nombre del método) y hacer que pase a través de él, de esta forma las partículas de menor tamaño de la mezcla atravesaran el tamiz, mientras que las más grandes quedaran atrapadas en la red. Es importante tener en cuenta que los poros del tamiz tienen que tener tamaños adecuados a la mezcla que se pretende separar.

A pesar de la simpleza del proceso, este método es muy utilizado en el diario común dada la efectividad del mismo y el poco esfuerzo que requiere (aunque este depende del trabajo que se desee desarrollar y los resultados esperados).

BIBLIOGRAFÍA

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QUÍMICA LIBRE - Métodos de Separación de mezclasquimicalibre.com/metodos-de-separacion-de-mezclas/<http://quimicalibre.com/metodos-de-separacion-de-mezclas/>

MEZCLAS Y SOLUCIONES - Métodos de Separación de Mezclasmezclasy.blogspot.com/2011/10/mezclas-y-soluciones.html<http://mezclasy.blogspot.com/2011/10/mezclas-y-soluciones.html>