Métodos de separación de mezclas heterogéneas
Los métodos de separación de mezclas heterogéneas son aquellos que buscan separar cada uno de sus componentes o fases sin necesidad de realizar ninguna reacción química. Normalmente consisten de técnicas mecánicas que aprovechan la diferencia en las propiedades físicas de tales componentes.
Una mezcla de frutas, queso, aceitunas y trocitos de jamón exhiben una variedad de propiedades físicas; sin embargo, el comensal se basa en los sabores y colores de estos ingredientes al momento de separarlos utilizando un mondadientes. Otras mezclas necesaria y lógicamente requerirán de criterios y principios más selectivos a la hora de su separación.
Supóngase la mezcla heterogénea de arriba. A simple vista se aprecia que, si bien se trata de una misma fase (geométrica y sólida), esta posee componentes de varios colores y figuras. El primer tamiz, de color anaranjado, permite que la estrella pase a través de él mientras retiene a las demás figuras. Similar sucede con el segundo tamiz y el octágono turquesa.
Los tamices separan en función de las formas y tamaños de las figuras. Otras técnicas, sin embargo, pueden basarse respecto a las densidades, volatilidades, masas moleculares, además de otras propiedades físicas de los componentes para poder separarlos.
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En el ejemplo de la mezcla geométrica se aplicó una tamización, para la cual también puede utilizarse un colador (como el de las cocinas), una criba o un cedazo. Si todas las figuras son demasiado pequeñas para ser retenidas por el tamiz, se deberá acudir a otra técnica de separación.
Suponiendo que la estrella anaranjada tuviera la propiedad de ser ferromagnética, entonces podría ser removida mediante el uso de un imán.
En las escuelas se ha enseñado esta separación magnética mezclando arena, azufre o aserrín con virutas de hierro. La mezcla es heterogénea a la vista: el color grisáceo oscuro de las virutas contrasta con su entorno. Al acercársele un imán, sin embargo, las virutas de hierro se irán moviendo hacia él hasta emigrar de la arena.
De esta manera se terminan separando los dos componentes de la mezcla inicial. Esta técnica solamente tiene utilidad cuando uno de los componentes es ferromagnético a la temperatura en que se realiza la separación.
Si en la mezcla geométrica hay una figura bastante fragrante o con una presión de vapor considerablemente alta, entonces podrá sublimarse aplicando un vacío y calentamiento. De esta manera, por ejemplo, el octágono turquesa, “sólido y volátil”, se sublimará; es decir, pasará de sólido a vapor.
Los ejemplos más comunes y representativos son las mezclas heterogéneas con yodo. Al calentarlas lentamente, parte de los cristales negro-morados sublimarán en vapores morados. Tanto la separación magnética como la sublimación son los métodos que menos se usan convencionalmente. En la siguiente imagen se puede observar un proceso de sublimación (hielo seco):
Si en el ejemplo de la mezcla geométrica algunas de las figuras hubieran permanecido fijadas sobre el recipiente, entonces aquellas que logran moverse serían separadas. Esto es lo que se conoce por decantación. En la imagen superior se muestran dos mezclas acuosas: una líquido-sólido (A), y otra líquido-líquido (B).
Mezcla líquido-sólido
En el recipiente de A tenemos un sólido en el fondo, fuertemente adherido a la superficie del vidrio (de tratarse de un beaker). Si su adhesión es tal, entonces el líquido puede verterse o decantarse en otro recipiente sin ningún problema. Lo mismo puede hacerse en el caso en que dicho sólido sea muy denso y, cuidadosamente, la decantación se realiza de igual modo.
Mezcla líquido-líquido
En el recipiente de B, no obstante, el líquido negro, inmiscible y más denso que el agua, se mueve si se inclina la mezcla; por lo tanto, si intentamos decantarlo como antes, el líquido negro también se colará junto con el agua. Se recurre entonces a un embudo de decantación para solucionar este problema.
Dicho embudo tiene forma de pera, trompo alargado o de bambalina, y en él se vierte la mezcla B. Por la boquilla estrecha de abajo, se decanta el líquido negro manipulando una llave de paso, de tal modo que gotee lentamente. Luego, por la boca de arriba se separa el agua para que no se contamine con los residuos del líquido negro.
Si la mezcla líquido-sólido no puede decantarse, como sucede en la inmensa mayoría de las veces y en los quehaceres diarios del laboratorio, entonces se recurre a la filtración: el método más común para separar mezclas heterogéneas. Se trata de la versión mojada de la tamización.
Regresando a la mezcla A del apartado anterior, supóngase que el sólido negro no muestra mucha afinidad por el vidrio, por lo que no se adhiere a él, y además permanece suspendido con partículas de diferentes tamaños. No importa cuánto se intente decantar, siempre se irá al recipiente receptor parte de este molesto sólido.
Se realiza pues, la filtración en lugar de la decantación. Se intercambia el tamiz por un papel filtro con poros de distintos diámetros. A través de este papel se pasará el agua mientras que al mismo tiempo retendrá el sólido negro.
Si se tiene intenciones de trabajar con el sólido después o analizarlo, entonces se realizará la filtración con un embudo Buchner y un kitasato, con los cuales se aplicará vacío dentro del recipiente receptor. De esta manera se mejora el rendimiento de la filtración a la vez que se seca (no calcina) el sólido sobre el papel. En la siguiente imagen se observa un proceso de filtración:
Hay mezclas que son homogéneas a simple vista, pero que en realidad son heterogéneas. Las partículas de sólido son tan pequeñas que la gravedad no las atrae hacia el fondo, y tampoco el papel filtro logra retenerlas.
En estos casos se recurre entonces a la centrifugación, con la cual gracias a la aceleración las partículas experimentan una fuerza que las empujan hacia el fondo; tal como si la gravedad aumentara varias veces. El resultado es que se obtiene una mezcla (parecida a B) de dos fases, de la cual puede tomarse o pipetearse el sobrenadante (la parte de arriba).
La centrifugación se ejecuta constantemente cuando se quiere separar el plasma de las muestras de sangre, o el contenido de grasa de la leche.
Métodos de separación de mezclas.
Métodos de separación de mezclas homogéneas.
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