Sustancias puras, mezclas y métodos de separación
Métodos de separación de mezclas
Al terminar vas a poder elegir cuál de los cinco métodos que evalúa la prueba corresponde a cada mezcla, explicar en qué propiedad física se apoya cada uno, decidir entre evaporación y destilación según lo que querés recuperar, y reconocer estos métodos en la industria costarricense.
Cada método aprovecha una diferencia, y esa es la clave
Los métodos de separación no son recetas sueltas. Todos funcionan con la misma lógica: buscan una propiedad física en la que los componentes sean distintos, y usan esa diferencia para apartarlos.
Si dos cosas se pueden separar es porque en algo no se parecen. En qué no se parecen es lo que decide el método.
Todos estos métodos son físicos: ninguna sustancia se convierte en otra. La sal que sacás del agua de mar es la misma sal que estaba disuelta. Por eso solo sirven para mezclas, nunca para compuestos.
Y hay algo que ordena la elección antes de mirar la tabla: el estado de agregación de los componentes. Sólido con líquido no se separa igual que líquido con líquido.
Los cinco métodos y la diferencia que explota cada uno
El documento oficial nombra cinco, y son los que hay que dominar:
| Método | En qué se basa | Para qué mezcla |
|---|---|---|
| Filtración | tamaño de partícula | sólido insoluble en un líquido: agua con arena |
| Decantación | diferencia de densidad | líquidos que no se mezclan, o sólido asentado: agua y aceite |
| Evaporación | el líquido se va y el sólido queda | sal disuelta en agua, cuando solo interesa el sólido |
| Destilación | diferencia de punto de ebullición | dos líquidos mezclados, o cuando se quieren recuperar ambos |
| Cromatografía en papel | distinta velocidad de avance | pigmentos de una tinta o de un colorante |
Leé la columna del medio: ahí está el contenido real. La filtración funciona solo si las partículas del sólido son más grandes que los poros del papel; por eso falla con algo disuelto. La decantación necesita diferencia de densidad; por eso sirve con agua y aceite, que se acomodan uno sobre otro. La evaporación aprovecha que el líquido pasa a gas a menor temperatura que el sólido. La destilación, que dos líquidos hierven a temperaturas distintas. Y la cromatografía, que cada pigmento avanza por el papel a su propia velocidad y queda a distinta altura.
Cómo se elige el método: dos preguntas
No hace falta recorrer la tabla entera cada vez. Con dos preguntas llegás:
- ¿Está disuelto o no? Si no está disuelto, filtración o decantación. Si sí está disuelto, evaporación o destilación.
- ¿Interesa recuperar el líquido? Si sí, destilación. Si no, evaporación.
La primera pregunta es la que más ordena, porque parte el problema en dos. Lo que está disuelto no se queda en un filtro; lo que no está disuelto sí.
Entre filtración y decantación, decide qué tenés: si el sólido está suspendido, filtrás; si ya se asentó, o si son dos líquidos que no se mezclan, decantás.
El caso que la prueba pregunta siempre: agua de mar
Agua de mar. ¿Evaporación o destilación?
- La sal está disuelta: no sirve filtrar, porque el filtro no retiene lo que está disuelto.
- Si solo se quiere la sal, se evapora el agua y la sal queda en el fondo. El agua se pierde en el aire.
- Si además se quiere agua dulce, se destila: el agua hierve, el vapor se recoge en otro recipiente y ahí se enfría y vuelve a ser líquida. La sal queda atrás porque la sal no hierve a esa temperatura.
La diferencia entre los dos métodos es si el líquido se recupera o se pierde. Los dos separan lo mismo; cambia qué te llevás.
Para qué sirven fuera del aula
El documento pide relacionar estos métodos con la industria, y cada uso se explica por la propiedad que el método aprovecha:
- Filtración en el tratamiento de agua potable: hay que quitar partículas sólidas no disueltas, más grandes que los poros del filtro.
- Destilación en la producción de alcohol y combustibles: líquidos mezclados con distintos puntos de ebullición que se quieren recuperar por separado.
- Cromatografía en análisis clínicos y control de alimentos: muestra cuántas sustancias distintas hay, porque cada una avanza a su ritmo.
- Decantación en el tratamiento de aguas residuales: los sólidos más densos se van al fondo y el agua se retira por arriba.
Ejemplos resueltos
1. Agua con aceite. ¿Qué método? Decantación. Son dos líquidos que no se mezclan y tienen densidades distintas: el aceite queda arriba. Se separan dejando que se acomoden y retirando una capa. Filtrar no sirve: los dos son líquidos y pasarían por el papel.
2. Agua con azúcar disuelta, y lo que querés es el agua. Destilación. El azúcar está disuelta, así que la rama es evaporación o destilación. Como el interés está en recuperar el líquido, hay que recoger el vapor y enfriarlo. Evaporar dejaría el azúcar pero perdería el agua.
3. La tinta de un marcador negro. ¿Cómo mostrás que tiene varios colores? Cromatografía en papel. Se apoya el papel con una gota de tinta en un poco de disolvente; cada pigmento avanza a distinta velocidad y queda a distinta altura. Ahí se ve que el negro estaba hecho de varios colores.
4. Un estudiante intenta filtrar agua con sal y no separa nada. ¿Por qué? Porque la sal está disuelta: sus partículas son tan pequeñas que pasan por el filtro junto con el agua. La filtración se basa en el tamaño, y ahí no hay diferencia de tamaño que aprovechar.
5. Agua con arena, después de dejarla quieta un rato. ¿Filtración o decantación? Las dos sirven, por razones distintas: filtración porque la arena es insoluble y sus granos no pasan por el papel; decantación porque la arena es más densa y ya se asentó, así que el agua se puede pasar a otro recipiente.
Los errores que más se cobran
- Filtrar una disolución. El error viene de creer que el filtro retiene «lo que está adentro». Retiene lo que es más grande que sus poros, y lo disuelto no lo es.
- Confundir evaporación con destilación. Los dos usan calor, pero el destino del vapor es distinto: en la evaporación se pierde, en la destilación se recoge y se enfría. Si la pregunta menciona recuperar los dos componentes, es destilación.
- Usar decantación con líquidos que sí se mezclan. La decantación necesita dos capas separadas. Si los líquidos se mezclaron, no hay capa que retirar, y hay que ir a la destilación.
- Creer que estos métodos cambian las sustancias. Son físicos: la sustancia sigue siendo la misma antes y después. Cambiarla requeriría una reacción química.
- Usar destilación para sacar un sólido de un líquido cuando solo interesa el sólido. Funciona, pero es innecesariamente complicada: si el líquido no importa, evaporar basta.
- No mirar el estado de agregación antes de elegir. Sólido con líquido, líquido con líquido y pigmentos disueltos llevan a ramas distintas de la decisión.
Clave de análisis
Si se te olvida la tabla, reconstruila con la idea de fondo: cada método explota una propiedad física en la que los componentes son distintos. Preguntate en qué se diferencian y el método aparece solo. ¿Tamaño? Filtración. ¿Densidad? Decantación. ¿Punto de ebullición? Destilación. ¿Velocidad de avance en un papel? Cromatografía. Y si lo que sobra es el líquido, evaporación.
Para decidir rápido, usá las dos preguntas en orden. ¿Está disuelto? Lo no disuelto se aparta por tamaño o densidad; lo disuelto, con calor. ¿Querés el líquido de vuelta? Eso decide entre destilar y evaporar. Y no pierdas de vista que todos son métodos físicos: si la pregunta pide separar los elementos de un compuesto, ninguno de los cinco sirve, porque ahí hay que romper uniones químicas. Practicá poniéndole método a mezclas de la casa.