Sustancias puras, mezclas y métodos de separación
Sustancias puras, mezclas y métodos de separación
Al terminar vas a poder recorrer el tema entero de una punta a la otra: clasificar un material, reconocer un coloide y decir por qué no es una disolución, elegir el método físico que corresponde, y explicar para qué se usa todo esto en la industria y en el manejo de residuos.
En la prueba, este tema trae 10 preguntas.
El hilo que une las tres partes del tema
Este tema se ve grande porque tiene tres pedazos, pero los tres cuelgan de una sola idea: si dos sustancias solo están juntas, se pueden apartar; si están unidas químicamente, no.
De ahí salen las tres partes. Primero se clasifica el material, para saber si hay algo que apartar. Después se mira cómo están juntas las sustancias. Y de ahí sale con qué método se separan. Clasificar es lo que decide el método.
Cómo se clasifican los materiales
- Sustancia pura: un solo tipo de materia, con composición fija. Se divide en dos:
- Elemento: formado por un solo tipo de átomo. El oro, el oxígeno, el hierro.
- Compuesto: dos o más elementos unidos químicamente en proporción fija. El agua, la sal de cocina.
- Mezcla: dos o más sustancias juntas pero no combinadas químicamente. Cada una conserva sus propiedades y se pueden separar por métodos físicos.
La diferencia entre compuesto y mezcla es la que más se cobra. En el compuesto los elementos están unidos químicamente y hace falta una reacción para separarlos; en la mezcla solo están revueltos.
Por eso la pregunta «¿cómo se separa?» y la pregunta «¿qué es?» son la misma pregunta. Si se separa filtrando, evaporando o destilando, era mezcla. Si hace falta una reacción química, era compuesto.
Homogénea o heterogénea: qué se ve y qué no
- Homogénea: se ve uniforme, no se distinguen los componentes. También se le llama disolución. El agua con sal, el aire, el vinagre.
- Heterogénea: se distinguen los componentes a simple vista o con lupa. El agua con arena, una ensalada, el concreto.
El criterio es si se ven las partes, no si es líquido o sólido. El aire es gas y es homogénea; el granito es sólido y es heterogénea.
Y esta clasificación tampoco es decorativa: una mezcla heterogénea se separa apartando lo que se ve —filtrando o decantando—, mientras que en una homogénea hay que usar una propiedad invisible, como el punto de ebullición.
El coloide: ni una cosa ni la otra
Un coloide es una mezcla en la que las partículas de una sustancia quedan dispersas en otra sin llegar a disolverse ni a asentarse. Quedan en un punto intermedio, y ese punto intermedio es exactamente lo que hay que entender.
En una disolución las partículas son tan pequeñas que se reparten parejo y nunca se separan solas. En una mezcla heterogénea común son tan grandes que con el tiempo se asientan. En el coloide son de un tamaño intermedio: demasiado grandes para disolverse, demasiado pequeñas para caer al fondo.
Ejemplos: la leche, la gelatina, la mayonesa, la niebla, el humo, la espuma. Ninguno se ve como agua con sal ni como agua con arena: todos tienen ese aspecto turbio o cremoso que dan las partículas suspendidas.
Su importancia está en los seres vivos —buena parte del contenido de las células se comporta como coloide— y en la industria de alimentos, pinturas y cosméticos.
Cuáles son los métodos físicos de separación
| Si la mezcla es… | Se aprovecha… | Método |
|---|---|---|
| Sólido insoluble en líquido | el tamaño | Filtración |
| Sólido asentado, o dos líquidos que no se mezclan | la densidad | Decantación |
| Sólido disuelto en líquido | que el líquido se evapora y el sólido no | Evaporación |
| Dos líquidos mezclados | el punto de ebullición | Destilación |
| Pigmentos o sustancias disueltas | cómo avanzan en el papel | Cromatografía |
La columna del medio es la que hay que leer: cada método explota una propiedad en la que los componentes son distintos. Sin diferencia que explotar, el método no funciona.
El par que más se confunde es filtración y evaporación. Si el sólido está disuelto, sus partículas son tan pequeñas que pasan por el filtro junto con el líquido. Ahí toca evaporar.
Para qué sirve todo esto fuera del aula
El tema pide reconocer su uso en la industria de alimentos, la de pinturas, la agricultura, la cosmetología y los análisis clínicos. Y agrega un enfoque ambiental: hay mezclas que contaminan, y estos métodos se usan para disminuir el impacto de los residuos.
Eso se entiende con lo mismo que ya viste: un residuo contaminante casi siempre es una mezcla, y si es mezcla se puede separar. Apartar el aceite del agua o retirar los sólidos de un vertido son problemas de separación, no de química nueva.
Ejemplos resueltos
1. ¿La leche es una disolución? No. Es un coloide: sus partículas están suspendidas, no disueltas, y tampoco se asientan. Por eso se ve blanca y opaca, mientras que el agua con azúcar —una disolución de verdad— se ve transparente.
2. Clasificá el agua de mar y decí cómo sacarle la sal. Es una mezcla homogénea, o disolución: la sal no se distingue. Como está disuelta, el filtro no sirve. Si solo interesa la sal, evaporación; si además se quiere el agua, destilación.
3. «El aire es una sustancia pura.» ¿Correcto? No. El aire es una mezcla homogénea de gases con proporción variable. Que no se distingan los componentes lo vuelve homogénea, no pura.
4. Una muestra tiene arena en el fondo y aceite flotando sobre agua. ¿Cómo la separás? Es heterogénea: se ven tres capas. Con decantación se retira el aceite, menos denso; y con filtración o decantación se aparta la arena, insoluble y ya asentada.
5. ¿Por qué no se separa el agua en hidrógeno y oxígeno evaporándola? Porque el agua es un compuesto: sus elementos están unidos químicamente. Evaporar es un método físico: cambia el estado del agua, no rompe la unión.
Los errores que más se cobran
- Llamar mezcla a un compuesto. El error viene de pensar «tiene dos elementos, entonces son dos cosas juntas». En el agua están unidos químicamente en proporción fija, y eso la hace sustancia pura.
- Clasificar por el estado en vez de por lo que se ve. El aire es gas y es homogénea; el granito es sólido y es heterogénea.
- Querer filtrar algo disuelto. El filtro separa por tamaño, y lo disuelto no lo tiene. Ahí hay que evaporar.
- Confundir decantación con filtración. La decantación aprovecha la densidad; la filtración, el tamaño.
- Creer que un coloide es una disolución. La leche no es agua con azúcar: en el coloide las partículas están suspendidas, y de ahí su aspecto opaco.
- Usar destilación para separar un sólido de un líquido. Separa líquidos entre sí por sus puntos de ebullición; si hay un sólido disuelto y el líquido no interesa, corresponde evaporar.
Clave de análisis
El tema entero se vuelve a armar con una pregunta puesta al frente: ¿están unidas químicamente o solo juntas? Si están unidas, es una sustancia pura —elemento si hay un solo tipo de átomo, compuesto si hay varios enlazados— y hace falta una reacción química para separarla. Si solo están juntas, es una mezcla, cada componente conserva lo suyo, y alcanza con un método físico.
De ahí en adelante todo se decide mirando cómo están juntas. Si se distinguen las partes, la mezcla es heterogénea y se aparta lo que se ve: filtración por tamaño, decantación por densidad. Si no se distinguen, es homogénea y hay que usar una propiedad invisible: evaporación o destilación según si querés recuperar el líquido. El coloide queda en el medio y se reconoce por el tamaño de partícula: ni se disuelve ni se asienta, y por eso se ve turbio. Practicá clasificando lo que tenés en la cocina y poniéndole a cada cosa su método.