Las sustancias impuras son aquellas que están
formadas por una combinación de dos o más componentes que no se encuentran en
una sola fase. Pueden presentarse en forma de mezclas homogéneas (siguiente
lección) o mezclas heterogéneas, y la diferencia fundamental radica
en la uniformidad de la distribución de sus componentes. Las mezclas
homogéneas son aquellas que tienen una composición uniforme en toda su
extensión, como las soluciones, en las que los componentes no se pueden
distinguir a simple vista. Por ejemplo, una disolución de sal en agua es
homogénea, ya que la sal se disuelve completamente en el agua y no se pueden
distinguir sus partes.
Figura
1. La clave para identificar una mezcla heterogénea es la vista:
si puedes distinguir sus componentes a simple vista, la mezcla es heterogénea.
No se usan otros sentidos como el olfato o gusto para esta clasificación. Las
mezclas heterogéneas muestran fases diferenciadas con propiedades
físicas visibles y componentes que no se integran uniformemente.
Por otro lado, las mezclas heterogéneas son aquellas
que no tienen una composición uniforme, es decir, sus componentes son
fácilmente distinguibles. Un ejemplo típico de mezcla heterogénea es una
ensalada, donde los ingredientes como lechuga, tomates y zanahorias pueden
observarse claramente. En estas mezclas, los componentes no se combinan
completamente y pueden estar presentes en diferentes fases, como sólidos,
líquidos o gases.
Figura
2. La decantación es un método de separación que aprovecha la diferencia
de densidad entre los componentes de una mezcla, permitiendo que el
más denso se sedimente. Tras el reposo, se vierte el líquido sin
perturbar el fondo. Es útil en mezclas sólido-líquido como agua con
barro, y también en algunas mezclas líquido-líquido como agua con aceite.
Las mezclas heterogéneas pueden clasificarse según
diversos criterios, siendo uno de los más importantes el tamaño de las
partículas que las componen. Cuando las partículas de al menos uno de los
componentes son lo suficientemente grandes como para distinguirse a simple
vista o con un microscopio de baja resolución, la mezcla se considera
heterogénea. Según el estado de agregación de sus componentes y cómo se
distribuyen, estas mezclas pueden presentar distintas fases, como sólido
en sólido, sólido en líquido, sólido en gas, líquido en
líquido o gas en líquido.
Figura
3. La filtración es un método de separación utilizado para mezclar un sólido
no disuelto y un líquido. Consiste en pasar la mezcla por un filtro
que retiene el sólido (residuo) y deja pasar el líquido (filtrado).
Es útil en casos como agua con arena y se aplica tanto en laboratorios
como en la vida cotidiana.
Un ejemplo de mezcla de sólido en líquido sería el
agua con arena. En este caso, las partículas de arena no se disuelven en el
agua, sino que permanecen suspendidas. Dado su tamaño, estas partículas pueden
ser separadas por métodos físicos como la decantación o la filtración.
Otro ejemplo de mezcla heterogénea es el aceite en agua, un caso de líquido
en líquido. El aceite, debido a su menor densidad y mayor hidrofobicidad,
no se mezcla bien con el agua, y las dos sustancias permanecen en fases
separadas, formando una emulsión transitoria si se agitan lo suficiente.
En este tipo de mezcla, las pequeñas gotitas de aceite están dispersas en el
agua, pero eventualmente se separan si se deja reposar.
En las mezclas de sólido en gas, como el polvo de
talco suspendido en el aire, las partículas sólidas son tan pequeñas que pueden
permanecer suspendidas durante un tiempo, pero eventualmente se depositan
debido a la gravedad. Las mezclas de gas en líquido son ejemplos típicos
de soluciones de gases en líquidos, como el agua carbonatada, donde el
dióxido de carbono se disuelve en el agua, formando una mezcla heterogénea. Sin
embargo, cuando se abre la botella, el gas tiende a escapar rápidamente, lo que
demuestra la inestabilidad de la mezcla bajo ciertas condiciones.
Figura
4. La centrifugación es un método de separación que utiliza la fuerza
centrífuga para dividir componentes de distinta densidad en una
mezcla. Al girar rápidamente en una centrífuga, las partículas más densas se
acumulan en el fondo del tubo, mientras que las menos densas quedan arriba. Se
emplea en laboratorios, medicina, industria alimentaria y tratamiento de aguas.
Un caso particular de mezclas heterogéneas son los coloides,
que tienen partículas de tamaño intermedio entre las de las mezclas verdaderas
y las de las suspensiones. Un ejemplo común de un coloide es la leche,
que es una mezcla de agua, grasas y proteínas donde las partículas de grasa
están finamente dispersas en el agua. Aunque las partículas no se pueden ver a
simple vista, tienen una distribución desigual y no pueden ser separadas
mediante filtración. Los coloides son estables, lo que significa que las partículas
no se sedimentan fácilmente.
Figura
5. La imantación es un método de separación de mezclas heterogéneas
que aprovecha las propiedades magnéticas de ciertos materiales, como el hierro.
Al aplicar un imán, se extrae el componente magnético, como limaduras de
hierro en arena. Es útil en educación, minería y reciclaje,
ya que permite separar sólidos de forma rápida, limpia y sin productos químicos.
Un aspecto importante a considerar es que las mezclas de gas
en gas son siempre homogéneas, ya que los gases se difunden de manera
uniforme, lo que hace que sus componentes estén distribuidos uniformemente en
todas las partes de la mezcla. Esto se debe a que las moléculas de los gases se
mueven libremente y tienden a distribuirse de manera equitativa, produciendo
una mezcla homogénea sin importar el tipo de gas involucrado.
Figura
6. La evaporación es un método para separar un sólido disuelto de
un líquido, aprovechando su diferencia en puntos de ebullición.
Al aplicar calor, el líquido se transforma en vapor y el sólido queda como
residuo. Se utiliza comúnmente para obtener sal del agua de mar y en laboratorios
para recuperar sólidos disueltos.
En cuanto a la espontaneidad de la autoorganización de
las mezclas heterogéneas, esta depende de la energía de las entidades
involucradas y de la atracción gravitacional. La interacción entre las
partículas puede causar que algunas mezclas se autoorganicen en
diferentes fases, mientras que otras no. Este fenómeno está relacionado con la
densidad de los componentes de la mezcla. Las partículas de mayor densidad
tienden a asentarse en el fondo, mientras que las partículas de menor densidad
flotan. Esta regla de densidad es clave para entender cómo las mezclas
heterogéneas se organizan en fases, y es fundamental en procesos como la
separación de líquidos con diferentes densidades.
Para separar los componentes de las mezclas heterogéneas,
existen diversas técnicas, cada una basada en las propiedades físicas de los
materiales como la decantación, filtración, centrifugación, imantación y evaporación
Referencias
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