Métodos de Separación | Química 1
INTRODUCCION En el estudio de la química es muy común la utilización de compuestos y disoluciones las cuale cuales s están están formad formados os de dos o más compo componen nentes tes llama llamados dos mezcla mezclas, s, estas estas mezc mezcla las s son son impo import rtan ante tes s debi debido do a que que perm permit iten en o faci facili lita tan n el trans transpo port rte e de compu compuest estos os que que puede pueden n ser muy dañin dañinos os o que que su obtenc obtención ión pura en grand grandes es cantidades puede ser muy dificultosa; por tales razones es necesario conocer los diferentes métodos físicos de separación, de lo que trata esta investigación, los cuales por medio de la utilización de varios principios físicos como el punto de ebullición, la densidad o la gravedad se pueden separar mezclas en sus componentes más básicos que lego pueden ser utilizados !uando se realizan separaciones de compuestos por varios medios es común que no se obtengan las cantidades iniciales de compuestos que fueron utilizadas al inicio para la preparación de los compuestos principales para esto se calcula el porcenta"e de recuperación el cual permite calcular la cantidad de compuesto que se obtendrá en base a la cantidad inicial de compuesto madre #demás se agregó a la presente presente investigación investigación os diferentes usos usos que se les puede dar a los métodos de separación en la mayoría de los campos de la ingeniería así mismo como las venta"as y desventa"as de algunos métodos y así como otros métodos para reemplazarlos
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Métodos de Separación | Química 1
OBJETIVOS General •
!onocer los diferentes métodos físicos de separación y los principios físicos de cada uno de los métodos
Específicos
•
!onocer que es una mezcla y los diferentes tipos de mezcla !onocer el concepto de porcenta"e de recuperación y como se realiza el
•
cálculo de la misma $dentificar situación en ingeniería donde pueden ser utilizados los diferentes
•
métodos de separación
METODOS DE SEPARACION 2
Métodos de Separación | Química 1
MEZCA %a materia puede estar formada por moléculas diferentes y en ese caso se llama una mezcla o por moléculas que son todas iguales que es lo que llamaríamos un compuesto químico, o una sustancia químicamente pura En la naturaleza es muy difícil encontrar compuestos químicos o sustancias químicamente puras, en general lo que tenemos son mezclas
TIPOS DE MEZCAS &e le llama mezcla a la combinación de al menos dos sustancias que continúan manteniendo sus propiedades y en las que dic'a unión no causa ninguna reacción química #l no producirse alguna reacción química, las sustancias pueden ser separadas a partir de métodos físicos &e tienen dos clases diferentes de mezclas( 'omogéneas y 'eterogéneas( %as mezclas 'omogéneas son también conocidas ba"o el nombre de disoluciones En estas el soluto, o la sustancia que se disuelve, ya sea en que este en estado sólido, líquido o gaseoso, se dispersa en el disolvente, la mayoría de las veces en estado líquido, en partículas de tamaño muy reducido Esto trae como consecuencia la conformación de una mezcla 'omogénea en lo molecular &i se toman muestras de menor tamaño, incluso a escala molecular, su composición seguirá siendo constante %as mezclas 'eterogéneas, también conocidas ba"o el nombre de suspensiones, se caracterizan por poseer moléculas de gran tamaño, de forma que en algunas los componentes pueden percibirse por el o"o 'umano Estas mezclas no son uniformes, y el disolvente se encuentra en mayores proporciones que el soluto
METODOS DE SEPARACION 3
Métodos de Separación | Química 1
Decan!aci"n %a decantación es un proceso físico de separación de mezclas, especial para separar mezclas 'eterogéneas, estas pueden ser e)clusivamente líquido*líquido o sólido* líquido Esta técnica sirve para la separación de líquidos que tienen diferentes densidades y no son solubles entre sí En esta se requiere un embudo de decantación que contiene una llave para la regulación del líquido +or medio de esta se permite el paso del líquido más sólido 'acia un recipiente ubicado en la base, quedando el líquido con menor densidad en el embudo
#il!raci"n
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Métodos de Separación | Química 1 Es aplicable para separar un sólido insoluble de un líquido se emplea una malla porosa tipo colador, la mezcla se vierte sobre la malla quedando atrapada en ella el sólido y en el otro recipiente se depositara el líquido, de ese modo quedan separados los dos componentes
E$aporaci"n En este método un sólido soluble y un líquido, por medio de la elevación de la mezcla a su temperatura al punto de ebullición permite su evaporación completa y luego a través de condensación se obtendrá el líquido mientras que el sólido quedara a modo de cristales pegado en las paredes del recipiente de donde podría ser recuperado
Se%i&en!aci"n 5
Métodos de Separación | Química 1 Es el método en el cual la materia que, después de 'aber estado en suspensión en un líquido, termina en el fondo por su mayor gravedad Es uno de los métodos más simples de separación pero solo se puede utilizar en mezclas 'eterogéneas entre sólidos y líquidos
Cen!rif'(aci"n étodo físico de separación de mezclas, presentado cuando se tienen partículas de distinto tamaño en un medio acuoso, éstas sedimentan 'acia el fondo a una velocidad que depende de su peso +ara llevar a cabo esta separación, es necesaria una centrífuga El modelo más sencillo de una centrífuga es la que está compuesta de un rotor con perforaciones en donde se coloca la muestra y un motor o cronómetro que permite la selección del tiempo y la velocidad
Des!ilaci"n 6
Métodos de Separación | Química 1 Es útil para la separación de líquidos que son solubles entre sí %o que se 'ace es 'ervirlos y, como esto lo 'acen a distintas temperaturas, se toman sus vapores por un tubo para luego pasarlo al estado líquido nuevamente Esto es posible gracias a que 'ierven en distintos tiempos &e traba"a en dos etapas( estas son la transformación del líquido en vapor y condensación del vapor
Cris!ali)aci"n El método de cristalización es separar un soluto sólido para separarlo de un disolvente 'aciendo que cristalice el soluto Este método se utiliza para separar una mezcla de sólidos que sean solubles en el mismo disolvente pero con curvas de solubilidad diferentes -na vez que la mezcla esté disuelta, puede calentarse para evaporar parte de disolvente y así concentrar la disolución +ara el compuesto menos soluble la disolución llegará a la saturación debido a la eliminación de partes de disolvente y precipitará
Ta&i)aci"n 7
Métodos de Separación | Química 1 Esta puede ser utilizada para la separación de mezclas sólidas, compuestas con granos de diversos tamaños %o que se 'ace es 'acer pasar a la mezcla por varios tamices %os granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos, de esta forma podrás separa dos o más sólidos, dependiendo tanto de dic'os sólidos como el tamizador que utilizamos
Separaci"n &a(n*!ica Esta técnica sólo es útil a la 'ora de separar sustancias con propiedades magnéticas de aquellas que no las poseen +ara esto, se utilizan imanes que atraen a las sustancias magnéticas y así se logra separarlas de las que no lo son
Cro&a!o(rafía 8
Métodos de Separación | Química 1 +roceso físico de separación de separación de substancias llevado a cabo por la distribución en dos fases .ase móvil /gas*líquido0 y fase estacionaria /sólido*líquido0 1ependiendo del estado de las fases involucradas es posible desarrollar varios tipos de cromatografía, cuando la fase móvil es un gas se denomina !romatografía de 2ases y cuando la fase móvil es un líquido se denomina !romatografía de %íquidos %a cromatografía se utiliza con los fluidos, que pueden ser gases o líquidos, se empu"a a circular la mezcla por un sólido o un líquido que permanece estacionario
PORCENTAJE DE RECUPERACION 9
Métodos de Separación | Química 1 El porcenta"e de recuperación es la cantidad de producto obtenido de una reacción química debido a que en ninguna reacción química la eficiencia de la reacción alcanza el 3445 parte de los compuestos no pueden ser recuperados, el porcenta"e de recuperación también demuestra la eficiencia de las reacciones
De %R = ∗100 Dt
#or&'la +
Don%e, 567 +orcenta"e de 6ecuperación Dt= 6epresenta
el la cantidad con la que se nos indica que vamos a traba"ar
De= 6epresenta 100= Es
la cantidad obtenida en la e)perimentación
un una constante
TABA + METODOS DE SEPARACION 10
Métodos de Separación | Química 1
M*!o%o
Ven!a-as
Des$en!a-as
M*!o%o Al!erna!i$o
Decan!aci"n
.acilidad con la que
En el momento de
se puede separar dos
realizar la
sustancias no
separación de las
miscibles de diferente
mezclas parte de las
densidad en un medio
sustancias en la se
líquido
queda retenido
1estilación
dificultando su
#il!raci"n
Este método es muy
separación #l momento de
sencillo puesto que
verter un líquido se
solo se necesita de
necesita regular el
un trozo de papel
flu"o de este puesto
filtro para la
que de lo contrario
eliminación de
costaría demasiado
partículas solidas
que el líquido pasara
!entrifugació n
a través del papel
Se%i&en!aci" n
+ermite separación
filtro El proceso de
de grandes
separación es muy
cantidades de
lento debido a que
material a un precio
se utiliza la gravedad
!entrifugació n
ba"o con la mínima cantidad de gasto de
E$aporaci"n
energía +ermite la separación
+ermite únicamente
de disoluciones
la separación del
solido*liquido aun
solido disuelto en el
siendo estas
líquido y no de
'omogéneas
varios líquidos y un
1estilación
sólido
EJEMPOS DE UTIIDAD EN CARRERAS DE INGENIERIA In(eniería Ci$il
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Métodos de Separación | Química 1 En la ingeniería civil uno de los procesos de separación más utilizados es el tamizado que permite la separación de los materiales necesarios para realizar la mezcla de concreto por e"emplo la arena evitando que ingresen partículas demasiado grandes a las mezcladores y de esa manera evitar que no se obtengan las propiedades deseadas del concreto
In(eniería .'í&ica En la ingeniera química se utilizan una gran cantidad de métodos de separación entre los cuales destaca la destilación debido a que permite la separación de líquidos miscibles entre sí con diferentes densidades de este modo se pueden separar compuestos debido a que se evaporara primero el líquido menos denso que se puede captan en otro recipiente de"ando a la otra sustancia en el recipiente original
In(eniería Mec/nica En la ingeniería mecánica es común la utilización de la separación magnética debido a diferentes compuestos metálicos que se utilizan en algunos procesos térmicos como soldaduras en los cuales es necesario retirar las partículas de mineral de 'ierro sin dañar parte de las piezas manufacturadas
In(eniería In%'s!rial !omo la ingeniera industrial abarca gran cantidad de campo debido a que se puede traba"ar en el área de producción se podría enumerar cualquier método de separación entre los cuales destacan la decantación para la separación de materias primas o la evaporación para la preservación de alimentos
In(eniería Mec/nica In%'s!rial En la ingeniería mecánica industrial se pueden encontrar también diversos métodos los cuales se pueden destacar la separación magnética para la obtención de 'ierro, también la filtración para la obtención de materias primas disueltas en líquidos
In(eniería El*c!rica0 In(eniería Mec/nica El*c!rica e In(eniería Elec!r"nica +ara estas ingenierías es común la utilización de piezas electrónicas las cuales necesitan de separación magnética y cromatografía que separan las partículas para obtener cobre que es el más utilizado en estas carreras
PRINCIPIOS #ISICOS DE METODOS DE SEPARACION DECANTACI1N
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Métodos de Separación | Química 1 &e basa en la diferencia de densidad entre los dos componentes que 'ace que al de"arlos en reposo, ambos se separen 'asta situarse el menos denso en la parte superior del envase que los contiene 1e esta forma, es posible vaciar el contenido más denso por la parte inferior del envase y transferirlo a un nuevo envase o filtro Es realizada con un decantador, el cual permite la separación de las mezclas 'eterogéneas, es decir, las mezclas que no se unen
CENTRI#UGACI1N
El principio de centrifugación se basa en la separación de una muestra a través de la rotación de un ob"eto en un e"e central lo que genera una fuerza denominada centrífuga %as centrífugas ordinarias operan un promedio de34444 revoluciones por minuto o menos
EVAPORACION 2 DESTIACION 1urante el proceso físico de la evaporación, una sustancia líquida pasa lenta y gradualmente a un estado gaseoso, una vez que 'aya adquirido la energía necesaria para aumentar su superficie, separándose del solido que se disolvía en la sustancia
SEDIMENTACION %a mayoría de los procesos de sedimentación tienen lugar ba"o la acción de la gravedad %a cual es la acción de la fuerza gravitatoria que e"erce una fuerza que atrae los ob"etos 'acia la tierra por lo que los compuestos más densos y pesados se trasladan a la parte inferior de un líquido
CONCUSIONES 13
Métodos de Separación | Química 1 %os métodos de separación son los métodos mediante los cuales se pueden separar en sus componentes básicos los diferentes tipos de mezclas 'omogéneas y 'eterogéneas entre estos métodos están( la destilación y la evaporación que utilizan el punto de ebullición para la separación de compuestos, la decantación y la filtración que usan la gravedad y la densidad para efectuar su traba"o, la centrifugación que usa la fuerza centrífuga para separar los compuestos, la cromatizacion, la tamización para separar sustancias sólidas y la separación magnética que utiliza la fuerza magnética entre los electrones para separar las piezas magnéticas de las no magnéticas ezcla es la combinación de dos o más compuestos los cuales mantienen las misma propiedades y que no generan una reacción química, e)isten dos tipos de mezclas 'omogéneas y 'eterogéneas; en las mezclas 'omogéneas los compuestos están completamente unidos entre si de tal manera que no se diferencia uno del otro, en cambio en las
mezclas
'eterogéneas se puede diferenciar
claramente los
componentes aun a simple vista El porcenta"e de recuperación es la cantidad porcentual de material recogido en base a una cantidad inicial antes de realizar una reacción química o separación por método físico como la evaporación o la destilación, el porcenta"e de recuperación muestra la eficiencia de la reacción química o del método de separación
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Métodos de Separación | Química 1
MUESTRA DE C3CUO Calc'lo %el Porcen!a-e %e Rec'peraci"n %e 'na reacci"n 4'í&ica E"emplo( !alcular el porcenta"e de #8-.6E que se recuperó en el proceso químico &i se sabe que al inicio se tenían 344 gramos y luego de la reacción química se obtuvieron 9: gramos
%R =
84.5 100
∗100
7 9:5
&e recuperó el 9: 5 de #8-.6E en el proceso químico
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Métodos de Separación | Química 1
BIBIOGRA#IA 30 <=E>1>6E % ?6>@A BCuímica la ciencia !entralD, traducido del inglés 33 edición, por 6ubén .uerte 6ivera, Editorial +earson é)ico F44G, +ag /HG* 9F0 F0 E)perimentación en química analítica, escrito por $sabel sierra #lonso, &onia orante 8arcero, 1amián +érez Cuintanilla, adrid, F4I, editorial 1JK$A&>A,&,% eléndez Laldez, impreso por publicista, paginas /MI4*M90 M0 !'ang 6 Cuímica Editorial c 2raN =ill é)ico3GGF +rimera edición en español
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