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viernes, 16 de mayo de 2025

Mezclas heterogéneas




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, centrifugaciónimantación y evaporación

Referencias

Brown, T. L., LeMay, H. E. J., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P., & Stoltzfus, M. W. (2015). Chemistry the Central Science.

Brown, T. L., LeMay, H. E. J., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P., Stoltzfus, M. W., & Lufaso, M. W. (2022). Chemistry, the central science (15th ed.). Pearson.

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