Métodos de separación de sistemas materiales sencillos

SISTEMAS MATERIALES

Mezclas

Sustancias Puras

Separación física

¿Pueden descomponerse

¿Son uniformes?

no

si

Mezclas heterogéneas

Mezclas homogéneas (soluciones)

•madera •sopa de verduras •jugo de naranja

• acero inoxidable • tintura de yodo • aire

si

por reacciones químicas?

Compuestos •agua •sal de mesa •amoníaco

no

Elementos

•oxígeno •carbono •hidrógeno

Clasificación de la materia

Mezclas heterogéneas

Mezclas homogéneas (soluciones)

Métodos de separación de fases: •Filtración •Decantación •Centrifugación •Coagulación •Tamización •Imantación •Adsorción física •Sublimación •Levigación •Flotación •Disolución

Métodos de fraccionamiento de fases: •Destilación •Cromatografía •Cristalización •Extracción

Compuestos

Reacciones químicas

Elementos

Métodos de separación de fases

Filtración: fase sólida dispersa en un medio líquido. Como material filtrante suele emplearse papel de filtro, arena, carbón, algodón.

Jugo de naranjas: jugo + pulpa

Métodos de separación de fases

Equipo de filtración pie universal papel de filtro

varilla

embudo

erlenmeyer

Equipo de filtración para conectar a vacío

kitasato

Decantación: para separar dos compuestos de distinta densidad. •Líquidos inmiscibles (no solubles entre sí), se realiza en ampollas o embudos de decantación. Por ejemplo para separar una mezcla de agua y aceite. embudo de decantación Manipulación de una ampolla de decantación

Aceite,

Agua,

agua

http://www.quimicaorganica.net/laboratorios/extraccion/extraccion-embudo.jpg Métodos de separación de fases

Decantación: para separar sólidos de líquidos, las partículas cuya densidad es mayor que el agua sedimentan en el fondo del decantador por acción de la gravedad.

Por ejemplo para separar una mezcla de agua y arena.

Tiempo

Métodos de separación de fases

Centrifugación: para separar líquidos inmiscibles; sólidos y líquidos. La fuerza centrífuga que actúa sobre las fases, permite la separación en base a los coeficientes de sedimentación de cada componente.

Métodos de separación de fases

V =

d2 ( P - L ) ____________ x g 18 n

Donde: V = velocidad de sedimentación d = diámetro de la partícula P = densidad de la partícula L = densidad del líquido n = viscosidad del medio g = fuerza gravitacional

Métodos de separación de fases

Coagulación/floculación: proceso para acelerar la sedimentación de los sólidos dispersos en un solvente. Los coagulantes atraen a las partículas pequeñas que se encuentran en suspensión (coloides), se aglutinan en pequeñas masas y con ayuda de los floculantes forman aglomerados, cuyo peso específico difiere notablemente al del agua y precipitan en conjunto al fondo del recipiente. Es más común en plantas de tratamiento de aguas que en los laboratorios donde se prefiere la centrifugación. Los coagulantes más comunes son sales trivalentes de hierro o aluminio, los floculantes son polímeros.

Métodos de separación de fases

Métodos de separación de fases

Flotación: En la flotación interviene la diferencia entre la densidad de los sólidos y la del líquido en que se encuentran en suspensión. Sin embargo, contrariamente a lo que ocurre en la decantación, este proceso de separación sólido– líquido únicamente se aplica a partículas que tienen una densidad real (flotación natural) o aparente (flotación provocada) inferior a la del liquido que la contiene.

Levigación: dos fases sólidas de distinta densidad. Por ejemplo para separar el oro de arenas auríferas se hace pasar sobre el sistema una corriente de agua, que arrastra la arena (el componente de menor densidad).

Métodos de separación de fases

Tamización: fases sólidas cuyas partículas son de diferente tamaño. Por ejemplo: para separar la arena del canto rodado. para análisis granulométrico, analizar el tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo.

grava

arena

arcilla

malla o tamiz

Disminuye el tamaño del poro

Métodos de separación de fases

Imantación: para separar sólidos que tengan propiedades magnéticas, pueden ser separados por un imán. Por ejemplo una mezcla de hierro y sal; hierro y arena.

imán

hierro

sal

Métodos de separación de fases

Adsorción física: se utiliza un sólido para adsorber sustancias disueltas en solventes. Por ejemplo en el tratamiento de aguas para eliminar olores, colores y sabores indeseables se utiliza carbón activado.

Fuente: http://www.oviedo.es/personales/carbon/cactivo/impqcatex.htm Métodos de separación de fases

Sublimación: Permite separar aquellas fases capaces de sublimar. Un sólido se calienta y se convierte en vapor sin pasar por el estado líquido, en contacto con una superficie fría vuelve a solidificar, se deposita. Diagrama de fases

Sublimación de I2

P ambiente

T3

Métodos de separación de fases

Por ejemplo un sistema formado por I2 y NaCl. El I2 sublima al ser calentado, el vapor entra en contacto con una superficie fría y se deposita en forma de cristal.

2- Salida de agua

1-Entrada de agua

3-Conexión a vacío

4- Cámara de sublimación

5- Deposición de I2 sólido 6- NaCl

Cristales de I2

Disolución: una de las fases es soluble en un determinado solvente, mientras que la otra no lo es. Por ejemplo un sistema formado por arena y CuSO4 1- disolución de la sal 2- se filtra 3- el CuSO4 se recupera por evaporación del disolvente 4- cristalización.

arena

2

3

cristales de CuSO4

4

Solución de CuSO4

enfriamiento

concentración

filtración

cristalización

Métodos de separación de fases