Física y Química 3.º ESO · Métodos de separación de mezclas
Ampliación: en qué se basa cada método. Filtración y decantación en el laboratorio
Objetivo: Al terminar, sabrás justificar cada método de separación de mezclas heterogéneas por la propiedad en la que se basa y realizar correctamente una filtración y una decantación en el laboratorio.
Explicación
Cada método se basa en una propiedad
Para separar una mezcla hay que buscar una propiedad en la que sus componentes se diferencien:
| Método | Propiedad en la que se basa |
|---|---|
| Tamizado | Tamaño de las partículas sólidas |
| Separación magnética | Propiedades magnéticas (hierro, níquel, cobalto y sus aleaciones son atraídos por un imán) |
| Filtración | Tamaño de partícula frente al tamaño de los poros del filtro; solo separa sólidos no disueltos |
| Decantación | Densidad (y que los componentes no se mezclen) |
| Centrifugación | Densidad: el giro rápido hace que las partículas más densas vayan al fondo mucho antes que por simple reposo |
La filtración en el laboratorio
Material: soporte con aro, embudo, papel de filtro, vaso de precipitados, varilla de vidrio, frasco lavador.
- Dobla el papel de filtro por la mitad y otra vez por la mitad; ábrelo en forma de cono (o haz un filtro de pliegues, que filtra más rápido).
- Colócalo en el embudo y humedécelo con un poco de agua para que se pegue a las paredes. El papel no debe sobresalir del borde del embudo.
- Pon el embudo en el aro, con la punta tocando la pared interior del vaso (así el líquido cae sin salpicar).
- Vierte la mezcla resbalando por la varilla y sin superar el borde del papel.
- El sólido que queda en el papel es el residuo; el líquido que pasa al vaso es el filtrado.
La decantación en el laboratorio
Sólido y líquido: se deja reposar hasta que el sólido se deposita en el fondo y se vierte el líquido con cuidado a otro recipiente.
Dos líquidos inmiscibles: se usa un embudo de decantación.
- Con la llave cerrada, se echa la mezcla y se deja reposar hasta que se ven dos capas: abajo la más densa.
- Se quita el tapón de arriba (si no, el líquido no cae bien).
- Se abre la llave y se recoge el líquido de abajo; se cierra justo cuando la separación llega a la llave.
- El líquido de arriba se saca por la boca superior, para que no se contamine con restos del de abajo.
Puntos clave
- Antes de elegir el método, busca en qué propiedad se diferencian los componentes.
- Tamizado y filtración: tamaño. Separación magnética: magnetismo. Decantación y centrifugación: densidad.
- En la filtración, el papel se humedece, no sobresale del embudo y se vierte por la varilla.
- En el embudo de decantación, el líquido más denso queda abajo; hay que quitar el tapón antes de abrir la llave.
- Si una mezcla tiene mucho sólido, conviene decantar antes de filtrar para que el filtro no se atasque.
Errores frecuentes
ErrorDecir que la decantación separa por «peso».
Cómo corregirloSe separa por densidad: un litro de aceite pesa menos que un litro de agua, pero un bidón de aceite pesa más que un vaso de agua, y aun así el aceite flota.
ErrorLlenar el filtro hasta el borde o por encima del papel.
Cómo corregirloSi el líquido supera el borde del papel, pasa entre el papel y el embudo sin filtrarse.
ErrorAbrir la llave del embudo de decantación sin quitar el tapón.
Cómo corregirloSin entrada de aire, el líquido apenas cae o cae a borbotones y se mezclan las capas.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1. Agua turbia del Manzanares experimental (práctica de filtración)
Se recoge en un bote agua turbia de un charco junto al río Manzanares, con tierra, arenilla y restos de hojas. Explica cómo la separarías en el laboratorio para obtener agua transparente. ¿Será agua pura?
Resolución
- Decantación previa: se deja reposar el bote unos minutos; la arena y la tierra más gruesa se van al fondo (son más densas). Se vierte con cuidado el agua de arriba en un vaso.
- Filtración: se monta el embudo con papel de filtro humedecido y se vierte el agua por la varilla. Las partículas finas de tierra y los restos quedan en el papel; el filtrado sale transparente.
- ¿Es agua pura? No: la filtración no quita lo que está disuelto (sales minerales) ni, por ejemplo, bacterias muy pequeñas. Que sea transparente no significa que sea pura ni potable.
Decantar antes de filtrar evita que el filtro se atasque enseguida con el barro.
Ejemplo 2. ¿Qué líquido queda abajo? numérico (densidades)
En un embudo de decantación se echan gasolina (densidad 0,75 g/mL) y agua (1,00 g/mL), que no se mezclan. a) ¿Qué líquido queda abajo? b) Si después se añade aceite de oliva (0,92 g/mL), que no se mezcla con el agua y suponemos que tampoco con la gasolina, ¿en qué orden quedarían las capas?
Resolución
a) Queda abajo el más denso: el agua (1,00 > 0,75). b) Ordenamos de mayor a menor densidad, de abajo arriba: agua (1,00) abajo, aceite (0,92) en medio y gasolina (0,75) arriba.
(En realidad el aceite y la gasolina sí se mezclan entre sí; el apartado b) es solo para practicar el criterio de densidades.)
Ejercicios
De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.
1. Media
Para cada mezcla, indica el método de separación y la propiedad en la que se basa: a) azufre en polvo y limaduras de hierro; b) gravilla y arena; c) aceite y vinagre; d) arena y agua; e) una suspensión muy fina de arcilla en agua que tarda días en sedimentar.
Ver solución
a) Separación magnética (magnetismo). b) Tamizado (tamaño). c) Decantación (densidad). d) Filtración (tamaño de partícula frente a poros) o decantación (densidad). e) Centrifugación (densidad).
a) Imán: el hierro es magnético y el azufre no. b) Tamiz: distinto tamaño de partícula. c) Embudo de decantación: el aceite es menos denso y no se mezcla con el vinagre. d) Filtración: los granos de arena no pasan por los poros del papel. (También decantación, porque la arena es más densa.) e) Centrifugación: el giro acelera la sedimentación de las partículas más densas.
2. Media
Un alumno monta así su filtración: el papel de filtro seco sobresale 1 cm del embudo, vierte la mezcla directamente desde el vaso hasta llenar el embudo a rebosar y la punta del embudo queda en el centro del vaso, sin tocar las paredes. Señala los errores y explica cómo corregirlos.
Ver solución
Papel seco y sobresaliendo; no usa varilla; llena por encima del papel; la punta no toca la pared del vaso.
- El papel debe estar humedecido (se pega al embudo) y no sobresalir del borde.
- Hay que verter resbalando por una varilla para no salpicar ni romper el papel.
- El líquido no debe superar el borde del papel: si no, pasa sin filtrar.
- La punta del embudo debe tocar la pared interior del vaso para que el filtrado caiga sin salpicar.
3. Difícil
En un embudo de decantación hay agua y un líquido X que no se mezcla con ella. El líquido X queda debajo del agua. a) ¿Qué puedes decir de la densidad de X? b) Describe cómo recogerías cada líquido en un vaso distinto.
Ver solución
a) X es más denso que el agua (más de 1 g/mL). b) Quitar el tapón, abrir la llave y recoger X; cerrar al llegar la separación; sacar el agua por arriba.
a) Queda abajo el más denso: la densidad de X es mayor que 1 g/mL. b) Se quita el tapón, se abre la llave y se recoge X en un vaso; se cierra la llave justo cuando la superficie de separación llega a ella. El agua se vierte por la boca superior a otro vaso.
Para practicar más
1. Media
Diseña un procedimiento para separar una mezcla de arena, limaduras de hierro y trocitos de corcho. Indica el material y la propiedad que aprovechas en cada paso.
Ver solución
Imán (magnetismo); añadir agua: el corcho flota y se retira (densidad); filtrar para separar la arena del agua (tamaño).
- Separación magnética con un imán envuelto en plástico: se retiran las limaduras de hierro (propiedades magnéticas).
- Se echa la mezcla de arena y corcho en un vaso con agua: el corcho, menos denso que el agua, flota y se retira con una cuchara; la arena, más densa, se va al fondo (densidad).
- Se filtra para separar la arena del agua (tamaño de partícula) y se deja secar la arena.
2. Media
Explica por qué el orden «primero decantar, después filtrar» es mejor que filtrar directamente cuando el agua tiene mucho barro.
Ver solución
Porque si se filtra directamente, el barro atasca enseguida el filtro.
Al decantar, la mayor parte del sólido (lo más denso) queda en el fondo del recipiente. Así, al filtrar, al papel solo llega el líquido con partículas finas: el filtro no se atasca y la filtración es mucho más rápida.
3. Fácil
El aceite de freír usado se mezcla a veces con agua al fregar. a) ¿Qué método permitiría separarlos? ¿En qué propiedad se basa? b) ¿Por qué no se debe tirar el aceite usado por el fregadero? ¿Qué se hace con él en Madrid?
Ver solución
a) Decantación (densidad, inmiscibles). b) Contamina el agua y atasca las tuberías; se lleva a un punto limpio o a los contenedores de aceite.
a) Decantación: el aceite y el agua no se mezclan y el aceite, menos denso, queda arriba. b) El aceite forma una capa en el agua que dificulta la depuración y se pega en las tuberías, provocando atascos. En Madrid se guarda en una botella cerrada y se lleva a un punto limpio o a los contenedores específicos de aceite usado; con él se fabrican, por ejemplo, biocombustibles y jabones.