5.4 Métodos de separación de sustancias
Existen
gran número de métodos para separar los
componentes que forman una mezcla; en realidad, cada mezcla implicará el
uso de uno o más métodos particulares
para su separación en los componentes individuales. Describiremos
brevemente solo algunos
de estos métodos:
a) La decantación: Se utiliza para separar líquidos que no se disuelven entre sí
(como agua y aceite) o un sólido insoluble en un líquido (como agua y arena). El aparato utilizado, es el embudo de decantación.
Para separar dos fases por medio de decantación, se debe
dejar la mezcla en reposo hasta que la sustancia más densa se sedimente en el fondo. Luego dejamos caer el líquido por la canilla,
cayendo en otro recipiente, dejando arriba solamente uno de los dos fluidos.
b) Filtración: La filtración es el método que se usa para separar un sólido
insoluble de un líquido. El estado de
subdivisión del sólido es tal que lo obliga a quedar retenido en un medio
poroso o filtro por el cual se hace pasar la mezcla.
Este método es ampliamente usado en varias actividades
humanas, teniendo como ejemplos de filtros los percoladores para hacer café,
telas de algodón o sintéticas, coladores o cribas caseros y los filtros porosos
industriales, de cerámica, vidrio, arena o carbón.
c) Destilación: La destilación se
usa para separar dos líquidos miscibles (que se mezclan) entre sí, que tienen
distinto punto de ebullición, como una mezcla de agua y alcohol etílico; o bien, un sólido
no volátil disuelto en un líquido, como la mezcla de permanganato de potasio
disuelto en agua.
El
proceso de destilación se inicia al someter a altas temperaturas la mezcla. El
líquido más volátil se evaporará primero, quedando el otro puro. Luego, la fase
evaporada se recupera mediante condensación al disminuir la
temperatura.
Según el tipo de mezcla que se desee separar, se contemplan
dos tipos de destilación: la destilación simple en la cual se separan sólido y líquido; y la destilación fraccionada en la que se separan dos líquidos. En la segunda es en la que
se obtiene una mejor separación de los componentes, si bien esta va a depender
de qué tan alta sea la diferencia entre los puntos de ebullición de las
diferentes fases.
Los métodos de destilación son ampliamente utilizados en la industria licorera, la petrolera y la de tratamiento de
aguas, así como en los laboratorios.
d) La
imantación: Se utiliza para separar
materiales con propiedades magnéticas, es decir, que interactúan con un campo
magnético, de otros que no tengan esa propiedad. Un ejemplo claro es la mezcla
de arena y limaduras de hierro.
e) Cromatografía: La cromatografía comprende un conjunto de diversos métodos de separación de
mezclas muy útiles en la industria como en la investigación. Se utiliza para
separar e identificar mezclas complejas que no se pueden separar por otros
medios. Existen varios métodos cromatográficos: de papel, de capa delgada o
capa fina, de columna y de gas. Todos, sin embargo, utilizan como principio la
propiedad de capilaridad por la cual una sustancia se desplaza a través de un medio
determinado. El medio se conoce como fase estacionaria y la sustancia como fase móvil. Por ejemplo, si un
refresco cae sobre una servilleta de papel, aquél busca ocupar toda la
superficie de ésta. En este caso, la servilleta es la fase estacionaria y el
refresco, la fase móvil.
Para que la fase móvil se desplace por la fase estacionaria
debe existir cierta atracción entre ellas. La intensidad de esta atracción
varía de una sustancia a otra, por lo que el desplazamiento se realiza a
diferentes velocidades. La cromatografía aprovecha estas diferencias (de
solubilidad) para separar una mezcla: el componente más soluble se desplaza más
rápido por la fase estacionaria, y los otros quedan rezagados. Para identificar
las sustancias se les puede agregar algún tipo de coloración antes de
separarlas
f) Tamización:
Esté método se utiliza para separar dos o más sólidos cuyas partículas poseen
diferentes grados de subdivisión. Para ejecutar la tamización, se hace pasar la
mezcla por un tamiz, por cuyas aberturas caerán las partículas más pequeñas,
quedando el material más grueso dentro del tamiz. Un ejemplo en el cual se
utiliza la tamización es en la separación de una mezcla de piedras y arena.
g) La
evaporación o cristalización: permite
separar un líquido de un sólido disuelto en él, mediante el calor o la disminución de la presión. Para que este método funcione el sólido
debe ser no volátil, de lo contrario se sublimará. Al
final del proceso el líquido se ha transformado en gas y el sólido no volátil queda en el fondo
del recipiente, en forma de cristales.
h) Lixiviación: Este método de separación consiste en extraer, por medio de
disolventes orgánicos, aceites esenciales de plantas aromáticas o medicinales.
La lixiviación es común en la confección de perfumes, productos de limpieza y medicamentos.
De igual manera, se utiliza en la extracción de minerales en
las minas como las esmeraldas, joyas, etcétera.