Mezclas y métodos de separación

Ideas clave

• Una sustancia pura está hecha de una sola cosa y tiene siempre la misma composición. Por eso sus propiedades son fijas: el agua pura hierve a 100 °C al nivel del mar y se congela a 0 °C, siempre. Hay dos tipos. Un elemento no se puede descomponer en otras sustancias más simples por ningún método químico: el oxígeno, el hierro y el cobre son elementos. Un compuesto está formado por dos o más elementos unidos y sí se puede descomponer en ellos: el agua se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno, y la sal de mesa, en sodio y cloro.
• Una mezcla es la unión de dos o más sustancias que se juntan sin transformarse en otra cosa, y su composición puede variar: agua con una cucharada de sal y con tres son mezclas distintas, pero las dos siguen siendo agua con sal. Como cada componente conserva sus propiedades, las mezclas se separan con métodos físicos, sin que nada se convierta en otra cosa. Una mezcla homogénea (o disolución) se ve igual en todas sus partes: el agua con sal, el aire o el té ya colado. Una mezcla heterogénea tiene partes que se distinguen: una ensalada, el agua con arena, el agua con aceite.
• Error típico: creer que lo uniforme es una sustancia pura. La leche parece uniforme, pero con microscopio se ven gotitas de grasa en agua: es una mezcla heterogénea. La gaseosa es agua con azúcar, saborizantes y gas disuelto: otra mezcla, homogénea mientras el gas está disuelto. Hasta el agua de la llave es mezcla, porque trae sales disueltas. Para saber si algo es puro, mira su comportamiento: una sustancia pura hierve a temperatura fija; el agua con sal hierve sobre los 100 °C y su temperatura sigue subiendo, porque el agua se evapora y la misma sal queda en menos agua.
• Para separar una mezcla se elige el método según de qué esté hecha. El tamizado separa dos sólidos de distinto tamaño de grano haciéndolos pasar por una malla o colador: las piedras quedan arriba y la arena pasa, o los grumos de la harina quedan en el cernidor. La filtración separa un sólido que no se disuelve de un líquido, con un filtro de poros tan finos que el líquido pasa y el sólido queda retenido: el filtro de papel retiene el café molido y deja pasar el café líquido. No sirve para quitar algo disuelto, como la sal del agua: la sal pasa por el filtro junto con el agua.
• La decantación aprovecha la diferencia de densidad, es decir, que un componente es más pesado que otro para el mismo volumen. Sirve para dos líquidos que no se mezclan, como agua y aceite: el aceite, menos denso, queda arriba y se puede retirar o dejar escurrir el agua por abajo con un embudo de decantación. También sirve para un sólido que se asienta en el fondo, como el barro en un agua turbia: se deja reposar y después se vierte el agua clara con cuidado, sin levantar el sedimento del fondo.
• La destilación separa un líquido de un sólido disuelto, o dos líquidos que se mezclan pero hierven a temperaturas distintas. Se calienta la mezcla: el componente que hierve a menor temperatura se evapora primero, el vapor pasa por un tubo frío, se condensa (vuelve a líquido) y se recoge aparte. Si destilas agua de mar, el agua se evapora y la sal queda en el recipiente; el vapor condensado es agua pura. La evaporación simple, como la de las salinas al sol, sirve solo cuando te interesa el sólido: el agua se pierde en el aire.
• En una planta de agua potable, el agua del río pasa por rejas que retienen ramas (tamizado), reposa para que el barro decante, y se filtra por capas de arena; al final se le agrega cloro para matar los microbios, porque filtrar no basta para beber. En las aguas servidas también hay rejas y decantación; luego microorganismos descomponen la suciedad disuelta (eso ya no es separación). En minería, la roca molida se tamiza por tamaño y los lodos se decantan en estanques para recuperar agua. En la fundición de cobre también se decanta: el metal fundido, más denso, va al fondo y la escoria flota.
• El petróleo crudo es una mezcla de muchos líquidos que hierven a temperaturas distintas, y se separa por destilación. En la refinería se calienta y sube por una torre alta: los más livianos, que hierven antes, llegan arriba como vapor (los gases y la bencina), los medianos se condensan a media altura (la parafina y, más abajo, el diésel) y los más pesados quedan abajo (aceites espesos y asfalto). Pruébalo en casa con dos métodos: filtra arena, sal y agua con un filtro de café (filtración) y deja el agua salada en un plato al sol unos días: la sal aparece al evaporarse el agua (evaporación).

Reglas y fórmulas

Ejemplos resueltos