Las sustancias puras son aquellas que están formadas por partículas
iguales.
Tienen propiedades específicas bien
definidas. Estas propiedades no varían, aun cuando dicha sustancia pura se
encuentre formando parte de una mezcla.
Algunas de estas propiedades son:
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Por ejemplo, el agua líquida tiene una
densidad de 1 g/cm3, y esta propiedad se mantiene constante, incluso si el agua
forma pare de una disolución.
Son sustancias puras el agua, el alcohol,
el nitrógeno, el oxígeno,...
La densidad es la relación que existe entre
la masa y el volumen de un cuerpo.
La temperatura de fusión es
la temperatura a la cual una sustancia pasa de estado sólido a estado líquido
La temperatura de ebullición
es la temperatura a la cual una sustancia pasa de estado líquido a estado
gaseoso.
Mezclas
Las mezclas están formadas por dos o más
sustancias puras. Están formadas por partículas diferentes.
Las mezclas no tienen
propiedades específicas bien definidas. Las propiedades dependen de su
composición, que puede ser variable según la proporción en la que intervengan los
distintos ingredientes de la mezcla.
Por ejemplo, el agua del
mar tiene una densidad y una temperatura de fusión y de ebullición que no son
fijas, sino que depende de la cantidad de sales disueltas.
Hay dos clases de
mezclas:
- Mezclas homogéneas
o disoluciones: tienen un aspecto uniforme, son
aquellas en las
que no podemos distinguir visualmente sus componentes, como ocurre con el aire,
el agua del mar, etc.
- Mezclas
heterogéneas: son aquellas en las que sí se distinguen los componentes como
ocurre con el granito o con algunos detergentes en polvo.
Disoluciones
Disoluciones y mezclas homogéneas son el
mismo concepto.
- Disolución de gas en gas, por ejemplo el aire. Para separar sus
componentes hay que licuar el aire, enfriándolo muchísimo, y luego
calentarlo y hacerlo hervir a distintas temperaturas (una para cada
componente).
- Disolución de sólido en líquido, por ejemplo el agua del mar. Para
separar sus componentes primero hay que evaporar el agua.
- Aleación. Es una disolución de dos o más metales o de un metal con
otro componente sólido como el carbón. Para formarlas, hay que fundir los
metales, mezclarlos y dejarlos enfriar. Para separar los componentes
primero hay que fundirlos.
Todas las disoluciones tienen dos
componentes:
- El disolvente es el
componente que se encuentra en mayor proporción. Este componente no cambia
de estado.
- El soluto es el componente que está en menor proporción.
Con frecuencia cambia de estado. Una disolución puede contener varios
solutos.
Se llama concentración de una
disolución a la cantidad de soluto que hay en una cantidad determinada de
disolución.
Llamamos solubilidad a la cantidad
máxima de una sustancia que se puede disolver en 100 g de agua, a una
temperatura dada. Si aumentamos la temperatura de una disolución, en general,
aumenta su solubilidad.
La forma más habitual de expresar la
concentración es el tanto por ciento, que indica las partes de soluto que hay
por cada 100 partes de disolución.
En función de la cantidad de soluto que
hay en una disolución, ésta puede ser saturada, concentrada o diluida.
Una disolución está saturada
cuando el disolvente no admite más cantidad de soluto.
Una disolución es concentrada
cuando tiene mucho soluto en una cantidad de disolución.
Una disolución es diluida cuando
tiene poco soluto en una cantidad de disolución.
Separación de los
componentes
Las técnicas que se
emplean para separar unas sustancias de otras, en una mezcla o en una
disolución dependen de las sustancias y del modo en que estén unidas.
Podemos distinguir:
Se emplea para separar las mezclas
formadas por capas, por ejemplo, las mezclas de agua y aceite.
El procedimiento consiste en separar
(decantar) una de las capas, la superior o la inferior, intentando que las
demás queden en el recipiente que contiene la mezcla.
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Cuando se trata de una mezcla de varios
líquidos inmiscibles, para separarlos, se coloca esta en un embudo de
decantación, en el que los líquidos más densos quedan en el fondo. Abriendo y
cerrando la llave, podemos separarlos en distintos recipientes.
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Se emplea para separar sólidos en
suspensión acuosa, como los que se puede encontrarse en las depuradoras.
El procedimiento consiste en dejar el
líquido turbio en reposo el tiempo necesario para que los componentes sólidos
caigan al fondo por su mayor densidad.
En realidad, es un proceso de
sedimentación acelerado.
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Si el líquido turbio se pone en un
recipiente y luego se le hace girar a alta velocidad en una centrifugadora,
los fragmentos sólidos se irán al fondo enseguida.
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Cuando la cantidad de sólidos mezclada con
los líquidos es pequeña o cuando los líquidos obtenidos de la sedimentación
siguen turbios, se recurre a la filtración.
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La filtración consiste en hacer pasar el
líquido a través de un material poroso, generalmente papel de filtro, cuyo
tamaño de poro sea inferior al de las partículas sólidas en suspensión.
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La separación magnética se utiliza para
extraer los minerales ferromagnéticos, como la magnetita; para separar el hierro y otros metales de las
basuras, etc.
Si tenemos una disolución líquida en la
que el soluto es un sólido podemos separar el soluto del disolvente calentando
lo suficiente para que este hierva, o se evapore, dejando como residuo el
soluto, que es un polvo amorfo, no cristalino.
Este es un procedimiento rápido y por ello
muy utilizado en la industria.
En el laboratorio para evaporar a sequedad
se utiliza una cápsula de porcelana. Este procedimiento no debe usarse cuando
los disolventes son inflamables.
Es una técnica similar a la evaporación a
sequedad, solo que en este caso no calentamos la disolución, sino que se deja
que el disolvente, por lo general agua, se evapore de forma lenta debido al
calor del ambiente.
Es un proceso más lento que la evaporación
a sequedad, pero el soluto se obtiene formando cristales. Es el procedimiento
ideal para formar cristales muy perfectos de cualquier sustancia soluble.
La cristalización se emplea
industrialmente para obtener la sal a
partir del agua del mar.
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La destilación es el procedimiento más
adecuado para obtener líquidos muy puros y también para separar los
componentes de disoluciones de líquido en líquido, como es el caso del
petróleo o la obtención de alcohol a partir de vinos de mala calidad u otros
líquidos fermentados.
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