Mezcla: componentes, tipos, métodos de separación, ejemplos
Una mezcla es la combinación de dos o más materiales, sustancias o compuestos. En lo que compete a la química y física, se supone que los componentes de dicha mezcla no deben reaccionar entre sí, pues cambiaría su composición y propiedades conforme transcurre el tiempo; por lo tanto, deben ser estables durante un tiempo razonable (horas, días, semanas, años).
Las mezclas están en todas partes y en todos los ámbitos del conocimiento; algunas son ideológicas, otras quiméricas o naturales. Las podemos encontrar en la cocina, no solo en los alimentos que de por sí son mezclas sólidas y heterogéneas, sino en los mismos materiales, la mesa de madera, los vasos, las garrafas con jugos, y otros objetos comestibles o no.
Las mezclas también se encuentran en las pastas dentales, el enjuague bucal, la crema de afeitar, las pastillas de jabones, los productos de limpieza, o en los olores de un agua de colonia; incluso nuestros desechos fisiológicos lo son en su justa medida. El cuerpo humano está hecho de un conjunto de distintos tipos de mezclas, coordinadas en equilibrio.
Es posible incrementar la complejidad de una mezcla tanto como nuestra imaginación nos lo permita; el número de componentes, las fases implicadas, sus interacciones con los alrededores. Es por eso que para un primer acercamiento a este concepto se parte siempre de las típicas mezclas encontradas en un laboratorio o en la vida diaria, pasada o moderna.
El agua es el medio ideal para explicar qué es una mezcla, pues es capaz de disolver muchos sólidos o líquidos. Utilizándola se describe en qué consiste un solvente, un soluto, el tamaño de las partículas, la homogeneidad o heterogeneidad de la solución resultante. Y luego, yendo más allá, se aclara que cualquier líquido, sólido o gas, puede actuar como solvente.
Índice del artículo
- 1 Componentes de una mezcla
- 2 Tipos de mezclas
- 3 Métodos de separación de mezclas
- 4 Ejemplos de mezclas
- 5 Temas de interés
- 6 Referencias
Si bien existen cientos de miles de mezclas, sus componentes pueden reducirse y clasificarse en apenas dos tipos: solvente o soluto.
Al principio se dio un ejemplo de solvente: el agua. De hecho, se le llama solvente (o disolvente) universal por buenas razones. Puede pensarse entonces que un solvente necesariamente tiene que ser líquido, para que así disuelva los sólidos o gases que interaccionen con él; sin embargo, tal afirmación es incorrecta.
El solvente es el medio capaz de “acoger” los sólidos, sustancias, compuestos o materiales que se le adicionan; y por lo tanto, suele presentar la mayor composición (ser más abundante) en la mezcla. Por ejemplo, las cantidades de sales disueltas en los océanos son abrumadoramente grandes, pero palidecen en comparación a su masa total de agua.
Si el solvente es un medio, quiere decir que este no siempre tiene que ser líquido; puede ser también un sólido o inclusive un gas. Asimismo, un solvente tampoco tiene que ser de materia única (solo agua), sino que puede tratarse de por sí en una mezcla (agua y alcohol en proporciones iguales).
Entre otros solventes comunes podemos nombrar: ácido acético glacial, sales o metales fundidos, tolueno, cloroformo, gasolina, nitrógeno, aire, cuerpos mesoporosos, entre otros.
El soluto es sencillamente lo que se agrega o disuelve en dicho solvente (las sustancias, compuestos, etc.). Su estado físico puede ser cualquiera, aunque el sólido es el más representativo y observable en la naturaleza. Además, se caracteriza por estar en menor proporción (es menos abundante) respecto al solvente; aunque no siempre tiene por qué ser así. En el siguiente ejemplo el agua es el solvente y la sal el soluto:
Supóngase que A es el solvente, y B el soluto. Si A y B se mezclan o combinan, darán lugar a una mezcla (A+B). Dicha mezcla puede clasificarse respecto a su estado material (líquido, gas o sólido), en función de su apariencia (homogénea o heterogénea), o de acuerdo al tamaño de las partículas de soluto (suspensión, coloide o solución).
Todas esas clasificaciones se relacionan entre sí, pero se abordarán las mezclas en función de sus apariencias al mismo tiempo que se hará referencia al tamaño de sus partículas.
Una mezcla homogénea es aquella que presenta una sola fase a simple vista, y que no puede separarse por sí misma por efecto de la gravedad. Por lo tanto, sus partículas son muy pequeñas para que el ojo humano las aprecie.
Las soluciones y coloides entran en este tipo de mezclas, diferenciados en el tamaño de las partículas de soluto. Todas las soluciones son homogéneas.
Una mezcla heterogénea es aquella que presenta más de dos fases a simple vista, así como una distribución no uniforme de sus partículas observadas en una escala molecular. Por lo tanto, puede tratarse de una mezcla de sólidos de distintos colores, o de gases o líquidos inmiscibles. Los coloides, en especial las emulsiones, y las suspensiones, entran en este tipo de mezclas.
Hay pues coloides homogéneos, como las nubes, y heterogéneos, como la mayonesa vista al microscopio y el agua con aceite emulsionado. Sin embargo, todos los coloides son heterogéneos si se observan al microscopio o a escalas micrométricas.
Los componentes (solvente y soluto) de la mezcla A+B pueden separarse dependiendo de qué tipo de mezcla sea y el estado material de la misma.
La evaporación se utiliza para las soluciones, aplicándose calor para que el solvente escape a la fase gaseosa y quede el soluto sedimentado en las paredes del recipiente. Esto se observa en un balde con agua de mar: una vez se evapore el agua, quedarán las sales blancas en el fondo.
La destilación se utiliza si no se desea descartar el solvente sino recuperarlo. Sin embargo, el principal uso de la destilación es para separar una solución compuesta por una mezcla de líquidos; es decir, donde el soluto también es líquido. Por ejemplo, una mezcla agua-acetona se destila para recuperar la acetona, de menor punto de ebullición.
La filtración requiere de un papel filtro o una superficie porosa que permita que el líquido la atraviese, pero cuyos poros son lo suficiente pequeños para retener el sólido.
Las filtraciones son especialmente útiles para separar suspensiones, donde las partículas de sólido demoran un tiempo en sedimentar en el fondo. En química, es el paso posterior a una reacción de precipitación.
Cuando se trata de una mezcla líquido-sólido, se espera a que el sólido sedimente en el fondo (de acuerdo a su densidad y tamaño de partículas), se vierte el líquido en otro recipiente teniendo cuidado de que no se mueva el sólido en el fondo.
Mientras, en las mezclas líquido-líquido (heterogénea), se recurre al famoso embudo de decantación (parecido a una pera o bambalina). El líquido más denso se trasvasa por la boquilla estrecha de abajo, y el menos denso, por la boca ancha de arriba (donde va el tapón).
La tamización es una filtración pero para mezclas sólidas-sólidas (heterogéneas). Gracias a este método se separan granos o piedras de diferentes tamaños mediante el uso de un tamiz o cedazo.
Cuando uno de los componentes de la mezcla sólida-sólida es volátil, es decir, que pasa al estado gaseoso sin fundirse o derretirse primero, entonces se calienta y depositan sus cristales purificados sobre una superficie fría, dejando atrás la mezcla sin el componente sublimable.
Una mezcla sólida-sólida se disuelve en un apropiado solvente para que, en función de las solubilidades de cada soluto en el solvente, puedan separarse por acción de la temperatura y el enfriamiento. Así, a medida que se enfría la mezcla caliente, irán cristalizando cada soluto por separado, lo cual permite filtrársele sus cristales.
En la centrifugación los coloides por acción de la gravedad y la aceleración terminan con sus componentes (fase dispersa y fase dispersante para los coloides) separados. Se utiliza cuando no es posible la filtración pues las partículas son demasiado pequeñas y penetran el medio poroso al igual que el solvente o fase dispersante.
-Amalgamas (solución sólida)
-Cemento (mezcla sólida homogénea)
-Pasta dental (coloide pero homogénea a simple vista)
-Bebidas gaseosas (soluciones)
–Arena (mezcla heterogénea)
-Cereales con leche (mezcla heterogénea)
–Chicha de arroz con chispas de chocolate (mezcla heterogénea con las chispas suspendidas)
-Sangre (coloide pero homogénea a simple vista)
-Gelatina (coloide sólido-líquido)
-Plásticos (solución sólida)
-Cervezas (soluciones)
-Orina (solución)
-Aire (solución gaseosa)
-Polvo en el aire (suspensión)
-Leche (coloide y emulsión)
-Vidrios coloridos (solución sólida)
-Lodo (suspensión)
-Tiza en agua (suspensión)
-Café negro (solución)
-Huesos (mezcla heterogénea)
-Pinturas (coloides o suspensiones dependiendo del tipo)
-Nubes y neblina (coloides gaseosos homogéneos a simple vista)
-Encurtidos y ensalada césar (mezcla heterogénea)
-Granito (mezcla heterogénea)
-Tizanas (mezcla heterogénea)
-Vinagre (mezcla homogénea o solución)
-Gasolina (mezcla homogénea)
-Crudo petrolero pesado (suspensión)
-Lluvia ácida (solución)
-Aceros (solución sólida)
-Chocolate con leche (mezcla homogénea)
-Nutella (mezcla homogénea aunque seguramente es coloidal)
-Caja de bombones (mezcla heterogénea)
-Caramelo derretido (mezcla homogénea)
-Tinta (coloide pero homogénea a la vista)
-Desodorantes en barras (mezcla homogénea)
-Detergentes en polvo (mezcla heterogénea)
Métodos de separación de mezclas.
Métodos de separación de mezclas homogéneas.
Métodos de separación de mezclas heterogéneas.
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