¿Qué es una Sustancia?

Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida (constante) y propiedades características. Las sustancias difieren entre sí en su composición y pueden identificarse por su apariencia, olor, sabor y otras propiedades.

Por Ejemplo: El agua, el amoniaco, el azúcar (sacarosa) , el oro y el oxigeno son sustancias.

Por Ejemplo: El agua, el amoniaco, el azúcar (sacarosa) , el oro y el oxigeno son sustancias.

¿Qué es una Mezcla?

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades características. Las mezclas no tienen una composición constante, por tanto, las muestras de aire recolectadas de varias ciudades probablemente tendrán una composición distinta debido a sus diferencias en altitud y contaminación, entre otros factores.

Ejemplos: El aire, las bebidas gaseosas, y la leche son mezclas.

Ejemplos: El aire, las bebidas gaseosas, y la leche son mezclas.

Tipos de Mezclas

Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Cuando una cucharada de azúcar se disuelve en agua, obtenemos una mezcla homogénea, es decir, la composición de la mezcla es la misma en toda disolución. Sin embargo si se juntan arena y virutas de hierro permanecerán como tales. Este tipo de mezcla se conoce como mezcla heterogénea debido a que su composición es uniforme.

Cualquier mezcla, ya sea homogénea o heterogénea, se puede formar y volver a separar en sus componentes puros por medios físicos, sin cambiar la identidad de dichos componentes. Así, el azúcar se puede separar de la disolución acuosa al calentar y evaporar la disolución hasta que se seque. Si se condensa el vapor de agua liberado, es posible obtener el componente agua. Para separar los componentes de la mezcla de hierro y arena, se puede utilizar un imán para recuperar las virutas de hierro, ya que el imán no atrae a la arena. Después de la separación, no habrá ocurrido cambio alguno en las propiedades de los componentes de la mezcla.

Separación de mezclas

Cuando se desean separar los componentes de una mezcla, es necesario conocer el tipo de mezcla que se va a utilizar, antes de seleccionar el método que se va a emplear. Una forma de agrupar las mezclas es la siguiente: mezclas de sólidos, mezclas de sólido con líquido y mezclas de líquidos entre sí.

Separación de mezclas de sólidos

Se emplean básicamente dos métodos: la separación manual o tamizado y la levigación.

  • La separación manual tamizado se utiliza cuando la mezcla está formada por partículas de diferentes tamaños. El instrumento utilizado se denomina tamiz, consta de un cedazo, de un recipiente y su tapa. Este método es muy utilizado en el análisis de suelos y en la industria de las harinas.
  • La levigación consiste en pulverizar la mezcla sólida y tratarla luego con disolventes apropiados, basándose en su diferencia de densidad. Este método es muy empleado en la minería especialmente en la separación del oro.
La levigación es un método empleado en la minería para separar los metales preciosos.

La levigación es un método empleado en la minería para separar los metales preciosos.

  • La imantación separación magnética consiste en separar metales y no metales, utilizando un campo magnético (imán).

Separación de mezclas sólido-líquido

Con este propósito se pueden utilizar los siguientes métodos:

  • La decantación. Este método se basa en la diferencia de densidad de las sustancias que componen la mezcla. Para separar una mezcla de un sólido con un líquido, se pone la mezcla en un recipiente y se deja en reposo por algún tiempo, hasta que el sólido se precipite, es decir, se deposite en el fondo del recipiente. Como casi siempre queda una pequeña parte de líquido en la parte sólida se puede terminar la separación por evaporación.
  • La filtración consiste en pasar la mezcla por un filtro. El filtro es un material poroso de papel especial que deja pasar por los poros el líquido y retiene las sustancias en estado sólido que se encuentran en forma de grano grueso o polvo muy fino. En una filtración se llama residuo lo que queda en el papel de filtro, y filtrado lo que pasa a través de éste. La filtración es un método muy empleado en el laboratorio, en la industria y en el tratamiento de aguas residuales.
  • La centrifugación consiste esencialmente en someter la mezcla a la acción de la fuerza centrífuga, haciendo girar el recipiente con la mezcla a gran velocidad, con esto el sólido se deposita en el fondo del recipiente, mientras que el componente líquido queda como un sobrenadante que se puede separar fácilmente por decantación. Este método es muy empleado en química analítica, en la industria y en el laboratorio clínico.
Centrífuga empleada para separar los componentes de una mezcla.

Centrífuga empleada para separar los componentes de una mezcla.

Separación de mezclas de líquidos

Para realizar esta separación se puede usar la destilación simple, la destilación fraccionada y la cromatografía.

  • La destilación simple se fundamenta en la diferencia en los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla. Por calentamiento se hace que el líquido de más bajo punto de ebullición se evapore primero, para luego recogerlo haciendo pasar sus vapores por un medio refrigerado llamado refrigerante condensador.
  • La destilación fraccionada es empleada cuando se requiere hacer la separación de una mezcla que está formada por varios líquidos cuyos puntos de ebullición son diferentes pero muy próximos entre sí. Este procedimiento es empleado en la industria del petróleo. El líquido con el punto de ebullición más bajo, saldrá primero convertido en vapor, el cual se condensa al pasar por un refrigerante y posteriormente se recoge en un recipiente; la temperatura se controla mediante un termómetro. Este procedimiento se repite varias veces hasta aislar todos los componentes de la mezcla.
  • Cromatografía. Las primeras investigaciones sobre cromatografía fueron realizadas entre 1903 y 1906 por el botánico ruso Mikhail Tswett.

Tswett separó pigmentos de las hojas de las plantas por cromatografía en columna. Primero disolvió los pigmentos de las hojas en éter de petróleo, un líquido similar a la gasolina; luego, los hizo pasar a través de una columna de vidrio empacada con carbonato de calcio pulverizado y finalmente, lavó la columna vertiendo en ella más éter de petróleo. Tswett observó que los diferentes pigmentos se repartían a lo largo de la columna formando bandas coloreadas; estas bandas, cada una de las cuales contenía un pigmento puro, se separaban más a medida que se movían hacia abajo de la columna, de modo que se podían obtener pigmentos puros. El nombre cromatografía se originó de esta primera separación de sustancias coloridas (la raíz chromato significa “color”) aunque la técnica no se limita a sustancias coloridas.

La cromatografía es entonces un método analítico empleado en la separación, identificación y determinación de los componentes químicos en mezclas complejas.

Aunque puede resultar difícil definir con rigor el término cromatografía ya que el concepto se ha aplicado a una gran variedad de sistemas y técnicas, se puede decir que todos estos métodos tienen en común el empleo de una fase estacionaria y una fase móvil. Los componentes de una mezcla son llevados a través de la fase estacionaria por el flujo de una fase móvil gaseosa o líquida. Las separaciones están basadas en las diferencias en la velocidad de migración entre los componentes de la muestra.

  • La fase estacionaria se encuentra empacada en un tubo o columna y puede ser un sólido poroso o un líquido poco volátil a la temperatura de la columna y uniformemente distribuido sobre un soporte sólido inerte.
  • La fase móvil en cromatografía líquida, es un líquido que fluye continuamente a través de la columna y arrastra en su paso la muestra por separar; puede ser un solvente puro o una mezcla de ellos.

La cromatografía de papel utiliza como adsorbente papel de filtro, en él se coloca la mezcla que se va a separar y se pone en contacto con el disolvente. Una vez corrido el disolvente, se retira el papel y se deja secar.

Cromatografía de papel: los colorantes de la tinta se separan a medida que la fase móvil (solución de metanol y agua) se desplaza sobre la fase estacionaria.

Cromatografía de papel: los colorantes de la tinta se separan a medida que la fase móvil (solución de metanol y agua) se desplaza sobre la fase estacionaria.

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