Un sistema material es una porción de materia con distintas propiedades que se aísla, en forma real o imaginaria, para su estudio. Algunas de las propiedades de un sistema dependen de la cantidad de materia que contiene, y según la teoría cinético molecular, de la cantidad de partículas que la componen. Esas propiedades se denominan propiedades generales o extensivas.
Un sistema material puede tener otras propiedades, que no dependen de la cantidad de materia y son las propiedades especificas o intensivas.
Supongamos que tenemos agua , la masa de agua está sometida a las mismas condiciones de presión y temperatura. Se trata de un sistema material homogéneo de un solo componente y una sola fase.
Si nuestro sistema material se conformara de agua e hielo, la sustancia que compone el sistema sigue siendo agua, pero estará en dos estados de agregación diferentes, uno sólido y uno líquido (que tienen distinta temperatura). Por eso decimos que el sistema se halla formado por un solo componente en dos fases. Por lo tanto se tratará de un sistema heterogéneo.
Por lo tanto los sistemas materiales homogéneos son aquellos en los que no se pueden distinguir los materiales que los componen y además presentan las mismas propiedades en todo el sistema.
Los sistemas materiales heterogéneos son aquellos en los que se pueden ver los materiales que los componen y se pueden distinguir algunas propiedades de los mismos.
¿Que son las fases? La fase es cada una de las porciones homogéneas que forman un sistema, es decir a cada una de las capas o superficies que se pueden distinguir dentro de un sistema material. Las fases pueden constituirse por uno o varios componentes.
Los componentes son las diferentes sustancias que forman una fase o un sistema material.
Métodos de separación de fases
Se denomina método de separación de fases a todo procedimiento mecánico que se le aplica a un sistema heterogéneo para obtener las fases que lo forman por separado.
Métodos para separar fases sólidas:
- Tría: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas de distinto tamaño pudiéndose una de ellas ser tomada con la mano o bien con una pinza. Ej.: arena y piedras.
- Tamización: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas de distinto tamaño. Ej.: talco de granos incompletamente molidos. Procedimiento: Se vierte el sistema sobre un tamiz o malla metálica. La fase de mayor tamaño queda en el tamiz y la de menor tamaño lo atraviesa.
- Levigación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas de distinto peso. Ej.: pepitas de oro de la arcilla. Procedimiento: se somete al sistema a una corriente de agua. Ésta arrastra la fase más liviana y deja la más pesada.
- Imantación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, teniendo sólo una de ellas propiedad ferromagnética (propiedad que tienen los metales de ser atraídos por un imán). Ej.: arena y limaduras de hierro. Procedimiento: Se coloca el sistema sobre una hoja de papel. Se pasa el imán por debajo de la hoja. Al mover el imán arrastra con él a la sustancia que tiene propiedad ferromagnética y a la otra no.
- Flotación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, teniendo una de ellas la propiedad de flotar en un líquido. Ej.: arena y trozas de corcho. Procedimiento: se le agrega un líquido al sistema. La fase que flota se retira con una espátula y la otra se deposita en el fondo del recipiente. Se completa con algún método para separar sólido de líquido.
- Sublimación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, siendo una de ellas capaz de sublimar. Ej.: yodo en polvo y azufre en polvo. Procedimiento: se calienta el sistema, la fase sublimable se transforma en vapor, adoptando luego nuevamente el estado sólido al tomar contacto con una superficie fría.
- Solubilización: es un método que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, siendo sólo una de ellas soluble en algún solvente. Este método no separa las fases del sistema sino que lo transforma en un sistema con una fase sólida y una líquida, al que se le aplicará un método de separación de fases para este tipo de sistemas materiales. Ej.: arena y sal. Procedimiento: se le agrega al sistema un líquido que disuelva totalmente sólo a una de las fases; transformándose así el sistema formado por dos fases sólidas, en otro formado por una fase sólida y una líquida. Se completa con un método de separación de fases para sistemas formados por sólido y líquido.
Métodos para separar fases sólidas y líquidas:
- Filtración: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por una fase sólida y una líquida. Ej.: arena y agua. Procedimiento: se vuelca el sistema en un filtro, la fase líquida lo atraviesa, quedando retenida en él la fase sólida.
- Sedimentaciòn: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por una fase sólida y una líquida. Ej.: agua y arena. Procedimiento: se deja en reposo el sistema hasta que el sólido se deposite totalmente en el fondo del recipiente, es decir hasta que sedimente. Luego, se inclina el recipiente para que el líquido escurra y se completa la extracción del líquido por succión con una pipeta o sifón.
- Evaporación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por una fase sólida y una líquida, ésta última en pequeñas cantidades. Ej.: arena mojada. Procedimiento: se deja el sistema en reposo, hasta que la fase líquida se evapore.
Método para separar líquidos:
- Decantación: Es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos líquidos no miscibles (no se disuelve uno en el otro) de distinta densidad. Ej.: agua y nafta. Procedimiento: se deja el sistema en reposo, por diferencia de densidad, la fase más densa se deposita en el fondo del recipiente y la menos densa sobrenada. En el laboratorio se utiliza un recipiente llamado ampolla de decantación que consta en su parte inferior de una llave. Cuando ésta se abre cae la fase más densa, manteniéndose abierta hasta que está por caer la fase menos densa, es decir se cierra la llave para que no caiga la otra fase.
Métodos de fraccionamiento:
Se denomina método de fraccionamiento a todo procedimiento físico- mecánico que se le aplica a un sistema homogéneo para obtener los componentes que lo forman por separado.
Algunos de ellos son:
- Destilación: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución que debe tener por lo menos un componente líquido. Consiste en transformar un líquido en vapor y luego condensar el vapor por enfriamiento.
Hay dos tipos de destilaciones:
a) Destilación simple: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución formada por un componente sólido y uno líquido. Ej.: agua salada. Procedimiento: Se calienta la solución hasta el punto de ebullición del componente líquido. Éste se vaporiza, separándose del componente sólido. Luego los vapores se enfrían hasta que se condensan, obteniéndose así nuevamente el componente líquido separado del sólido que quedó en el fondo del recipiente.
b) Destilación fraccionada: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución formada por dos componentes líquidos volátiles que tengan puntos de ebullición bien diferenciados. Ej.: destilación del petróleo para obtener sus distintos subproductos, solución acuosa de alcohol. Procedimiento: se calienta la solución hasta el punto de ebullición más bajo de uno de los componentes. Éste se vaporiza, separándose del otro líquido. Luego los vapores se enfrían hasta que se condensan, obteniéndose así este componente en estado líquido separado del otro que quedó en el fondo del recipiente.
- Cristalización: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución formada por un componente líquido y uno sólido que tenga la propiedad de cristalizar. Ej.: agua salada. Procedimiento: Se deja el sistema en reposo hasta que la fase líquida se evapore, obteniéndose en el recipiente el componente sólido en forma de cristales.
MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE FASES Y DE FRACCIONAMIENTO
Métodos de separación de fases
Se denomina método de separación de fases a todo procedimiento mecánico que se le aplica a un sistema heterogéneo para obtener las fases que lo forman por separado.
Métodos para separar fases sólidas:
- Tría: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas de distinto tamaño pudiéndose una de ellas ser tomada con la mano o bien con una pinza. Ej.: arena y piedras.
- Tamización: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas de distinto tamaño. Ej.: talco de granos incompletamente molidos. Procedimiento: Se vierte el sistema sobre un tamiz o malla metálica. La fase de mayor tamaño queda en el tamiz y la de menor tamaño lo atraviesa.
- Levigación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas de distinto peso. Ej.: pepitas de oro de la arcilla. Procedimiento: se somete al sistema a una corriente de agua. Ésta arrastra la fase más liviana y deja la más pesada.
- Imantación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, teniendo sólo una de ellas propiedad ferromagnética (propiedad que tienen los metales de ser atraídos por un imán). Ej.: arena y limaduras de hierro. Procedimiento: Se coloca el sistema sobre una hoja de papel. Se pasa el imán por debajo de la hoja. Al mover el imán arrastra con él a la sustancia que tiene propiedad ferromagnética y a la otra no.
- Flotación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, teniendo una de ellas la propiedad de flotar en un líquido. Ej.: arena y trozas de corcho. Procedimiento: se le agrega un líquido al sistema. La fase que flota se retira con una espátula y la otra se deposita en el fondo del recipiente. Se completa con algún método para separar sólido de líquido.
- Sublimación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, siendo una de ellas capaz de sublimar. Ej.: yodo en polvo y azufre en polvo. Procedimiento: se calienta el sistema, la fase sublimable se transforma en vapor, adoptando luego nuevamente el estado sólido al tomar contacto con una superficie fría.
- Solubilización: es un método que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos fases sólidas, siendo sólo una de ellas soluble en algún solvente. Este método no separa las fases del sistema sino que lo transforma en un sistema con una fase sólida y una líquida, al que se le aplicará un método de separación de fases para este tipo de sistemas materiales. Ej.: arena y sal. Procedimiento: se le agrega al sistema un líquido que disuelva totalmente sólo a una de las fases; transformándose así el sistema formado por dos fases sólidas, en otro formado por una fase sólida y una líquida. Se completa con un método de separación de fases para sistemas formados por sólido y líquido.
Métodos para separar fases sólidas y líquidas:
- Filtración: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por una fase sólida y una líquida. Ej.: arena y agua. Procedimiento: se vuelca el sistema en un filtro, la fase líquida lo atraviesa, quedando retenida en él la fase sólida.
- Sedimentaciòn: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por una fase sólida y una líquida. Ej.: agua y arena. Procedimiento: se deja en reposo el sistema hasta que el sólido se deposite totalmente en el fondo del recipiente, es decir hasta que sedimente. Luego, se inclina el recipiente para que el líquido escurra y se completa la extracción del líquido por succión con una pipeta o sifón.
- Evaporación: es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por una fase sólida y una líquida, ésta última en pequeñas cantidades. Ej.: arena mojada. Procedimiento: se deja el sistema en reposo, hasta que la fase líquida se evapore.
Método para separar líquidos:
- Decantación: Es un método de separación de fases que se aplica a un sistema heterogéneo formado por dos líquidos no miscibles (no se disuelve uno en el otro) de distinta densidad. Ej.: agua y nafta. Procedimiento: se deja el sistema en reposo, por diferencia de densidad, la fase más densa se deposita en el fondo del recipiente y la menos densa sobrenada. En el laboratorio se utiliza un recipiente llamado ampolla de decantación que consta en su parte inferior de una llave. Cuando ésta se abre cae la fase más densa, manteniéndose abierta hasta que está por caer la fase menos densa, es decir se cierra la llave para que no caiga la otra fase.
-Centrifugación.
En esta
técnica de separación de sólidos y líquidos se emplea la fuerza centrífuga de
unsistema
(mecánico o eléctrico) que hace girar la muestra a gran velocidad (de unas 2000a 80000 rpm), lo que acelera la separación de
fases con respecto a las otras técnicas en que sólo se emplea la fuerza
gravitatoria. Los tubos empleados son, con el fondo cónico y, dada su
fragilidad, van colocados en unos soportes metálicos.
Métodos de fraccionamiento:
Se denomina método de fraccionamiento a todo procedimiento físico- mecánico que se le aplica a un sistema homogéneo para obtener los componentes que lo forman por separado.
Algunos de ellos son:
- Destilación: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución que debe tener por lo menos un componente líquido. Consiste en transformar un líquido en vapor y luego condensar el vapor por enfriamiento.
Hay dos tipos de destilaciones:
a) Destilación simple: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución formada por un componente sólido y uno líquido. Ej.: agua salada. Procedimiento: Se calienta la solución hasta el punto de ebullición del componente líquido. Éste se vaporiza, separándose del componente sólido. Luego los vapores se enfrían hasta que se condensan, obteniéndose así nuevamente el componente líquido separado del sólido que quedó en el fondo del recipiente.
b) Destilación fraccionada: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución formada por dos componentes líquidos volátiles que tengan puntos de ebullición bien diferenciados. Ej.: destilación del petróleo para obtener sus distintos subproductos, solución acuosa de alcohol. Procedimiento: se calienta la solución hasta el punto de ebullición más bajo de uno de los componentes. Éste se vaporiza, separándose del otro líquido. Luego los vapores se enfrían hasta que se condensan, obteniéndose así este componente en estado líquido separado del otro que quedó en el fondo del recipiente.
- Cristalización: es un método de fraccionamiento que se aplica a una solución formada por un componente líquido y uno sólido que tenga la propiedad de cristalizar. Ej.: agua salada. Procedimiento: Se deja el sistema en reposo hasta que la fase líquida se evapore, obteniéndose en el recipiente el componente sólido en forma de cristales.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario