la frase ‘como el aceite y el agua’ se refiere a cosas que no se mezclan, al igual que, el aceite y el agua, cuyas propiedades químicas impiden su mezcla. Pero en muchos casos, lo que realmente necesitamos son formas de lograr lo contrario: sustancias mezcladas separadas.,
El petróleo crudo es un buen ejemplo: es una mezcla de numerosos carbohidratos (compuestos que consisten en hidrógeno y carbono), algunos de los cuales se utilizan para alimentar motores como combustible, y otros en la fabricación de plásticos u otros compuestos. Un proceso de destilación se separa entre ellos. Junto con la destilación, hay una gama de técnicas de separación, algunas físicas, otras químicas. Las primeras se basan en las propiedades físicas de los materiales, es decir,,, propiedades que se pueden observar o medir sin cambiar la identidad del material (por ejemplo, su estado de la materia), mientras que los métodos químicos se basan en las propiedades químicas, que determinan la identidad de la sustancia.
métodos de separación física
los métodos de separación física, como la filtración y la destilación, se basan en la diferencia de tamaño de partícula y en el punto de ebullición de las sustancias en la mezcla, respectivamente. Estas son propiedades que se pueden observar y medir sin cambiar el material en sí.,
filtración
Este es el método de separación más simple, que se puede realizar utilizando equipos domésticos básicos. En la vida diaria, se aplica en la separación de sólidos de los líquidos en los que se cocinaron – pasta, por ejemplo.
la filtración se basa en el hecho de que las partículas de agua más pequeñas pueden pasar fácilmente a través del filtro, que retiene las partículas sólidas más grandes. Al colar la pasta, nuestro interés radica en los sólidos, pero en otros casos, es el líquido el que buscamos, por lo que necesitamos eliminar los sólidos más grandes, manteniéndolos en el filtro., El tamaño del orificio del filtro determina qué materiales se retienen en el filtro y cuáles pasan a través de él.
La esterilización es un ejemplo de aplicación industrial de filtración. Para eliminar una contaminación bacteriana de una solución, la solución se pasa a través de un filtro. Los microorganismos quedan atrapados en el filtro, mientras que las moléculas de solución más pequeñas pasan a través., También llamado microfiltración (debido al tamaño relativamente pequeño de las moléculas), este proceso se utiliza para la esterilización cuando otras técnicas, como el calentamiento o la radiación ultravioleta, son inaplicables debido a sus posibles efectos nocivos sobre las moléculas de la solución.
para filtrar moléculas aún más pequeñas, que no exceden los 100 nanómetros de tamaño (menos de una milésima parte de un milímetro), se utiliza un proceso conocido como nanofiltración., La característica principal de este proceso no es el tamaño de los poros, sino las fuerzas eléctricas que actúan entre las moléculas, cuya importancia aumenta a medida que disminuye el tamaño de la molécula. Un ejemplo de nanofiltración es la ósmosis inversa, utilizada para la desalinización. En ósmosis inversa, se utiliza una membrana selectiva, que permite que el agua pase a través de ella, pero no las partículas disueltas. La presión se aplica para revertir el flujo natural del agua, obligándolos a pasar de la solución más concentrada a la más débil. Por lo tanto, las sales y los contaminantes se concentran en un lado y el agua limpia, en el otro.,
destilación
en la destilación, los componentes de una mezcla líquida se separan en función de las diferencias en sus temperaturas de ebullición. En su forma más simple, la destilación implica hervir la mezcla y recoger el vapor en un recipiente de condensación, donde se convierte de nuevo en un líquido. Los primeros vapores que aparecen son los de la sustancia cuyo punto de ebullición es el más bajo. A medida que la ebullición continúa, los vapores de la siguiente sustancia se capturan en un recipiente de condensación diferente, y así sucesivamente.,
para saber cuándo un componente terminó de hervir y comenzó otro, la temperatura de la mezcla debe monitorizarse constantemente. Durante la ebullición de una sustancia, la temperatura de la mezcla se ‘atascará’ en el punto de ebullición de ese material, y luego continuará aumentando rápidamente.
la destilación de petróleo crudo se basa en este principio, que constituye el primer paso de separación, mediante el cual el aceite se separa en fracciones, grupos de sustancias con diferentes rangos de temperatura de ebullición. Luego se agregan productos químicos, con el propósito de mejorar la calidad de los destilados.,
Las fracciones primarias producidas por la destilación inicial del petróleo crudo son nafta, utilizada para crear benceno para motores de automóviles y como materia prima para la industria del plástico; queroseno, que se utiliza para crear combustible para motores a reacción; combustible diesel utilizado para alimentar motores diesel, y mazut, utilizado como combustible para centrales eléctricas.
Las refinerías en Haifa, en la década de 1950. Fotografía: Wikipedia.,
métodos de separación química
los métodos de separación química, como la extracción y la cromatografía, se basan en las interacciones químicas entre los componentes de la mezcla o, para ser más precisos, en las diferencias en las fortalezas de las interacciones de los diferentes materiales de la mezcla con otro material que no forma parte de ella. Naturalmente, estas interacciones se basan en las propiedades químicas de los materiales a separar.
extracción
en la extracción, se extrae un soluto de su disolvente., En la extracción líquida, se utilizan dos fases líquidas inmiscibles (sin mezcla). Una sustancia orgánica (es decir, un compuesto a base de carbono) disuelto en una fase acuosa se mueve a una fase orgánica de la que se extrae, o viceversa-la sustancia se mueve de la fase orgánica a la fase acuosa, de la que se extrae.
un ejemplo de un proceso de extracción es la separación de ADN de proteínas en una muestra biológica., En el proceso de extracción, una muestra biológica acuosa se mezcla con dos compuestos orgánicos: fenol y cloroformo, y luego se centrifuga toda la mezcla para separar la fase acuosa de la fase orgánica. El ADN permanece en la fase acuosa más ligera, mientras que las proteínas se mueven a la fase orgánica más pesada.
cromatografía
La cromatografía es un método químico analítico que permite no solo separar compuestos, sino también identificarlos y determinar sus cantidades., Por lo tanto, es una herramienta importante en la investigación científica, las industrias farmacéuticas y la medicina forense. La palabra proviene de cromo, o «color», y grafía, o» escritura», ya que fue desarrollada originalmente por Mikhail Tsvet, un botánico ruso-italiano que estudió la clorofila, que le da a las hojas su color verde. Al separar una mezcla de pigmentos vegetales que extrajo, notó bandas de colores individuales características de cada uno de los componentes. Hoy en día, este método se utiliza para la separación de materiales no relacionados con su color.,
Todos los tipos de cromatografía se basan en el mismo principio: separar sustancias en una mezcla disuelta en un líquido o un gas, o que es a su vez un líquido o un gas, de acuerdo con sus interacciones químicas con la superficie o columna utilizada para la cromatografía. Esta superficie se denomina «fase estacionaria», mientras que el líquido o gas en el que se disuelve la mezcla se denomina «fase móvil».,»Debido a que la intensidad de las interacciones entre los diferentes componentes en la fase estacionaria es diferente a la de la fase móvil, los componentes viajarán a lo largo de ella a velocidades variables, alcanzando diferentes puntos a lo largo de la fase estacionaria y, por lo tanto, pueden separarse.
una representación gráfica de la separación cromatográfica entre materiales-cada pico representa un componente diferente. Fuente: Wikipedia.
dos tipos de cromatografía de superficie en uso frecuente son la cromatografía de papel y la cromatografía de capa delgada TLC., En la cromatografía de papel, la fase estacionaria es una delgada tira de papel hecha de celulosa, sobre la que se aplica una pequeña gota de la mezcla. El papel se sumerge en un líquido como agua o etanol, que «sube» por el papel debido a la fuerza capilar. Cuando el líquido llega a la mezcla, ‘arrastra’ con ella los componentes de la mezcla. Los componentes de la mezcla que formaron interacciones fuertes con el papel subirán lentamente por el papel, mientras que las sustancias que formaron interacciones débiles con el papel subirán rápidamente., El producto final es una secuencia de puntos, donde cada punto representa un componente diferente de la mezcla.
la cromatografía de capa delgada se basa en un principio similar, pero en este caso, la fase estacionaria está hecha de vidrio, papel de aluminio o plástico recubierto por un material absorbente, como sílice u óxido de aluminio. Este método es más rápido y más preciso que la cromatografía de papel, y se utiliza comúnmente en química orgánica para evaluar la pureza de un material y para la prueba inicial de las cantidades de componentes en una mezcla.
