Fundamentos de Química: Clasificación de Sistemas Materiales y Métodos de Fraccionamiento

Definiciones Fundamentales de Sistemas Materiales

Sistema Material

Un Sistema Material es toda porción limitada de materia que se aísla de su entorno para ser estudiada o analizada.

Sistema Homogéneo

Un Sistema Homogéneo presenta una sola fase. Las sustancias se mezclan completamente, y el sistema posee la misma propiedad intensiva en todos sus puntos. También puede estar formado por una sola clase de molécula o por átomos iguales.

Clasificación de Sistemas Homogéneos

Los sistemas homogéneos se clasifican en:

• Soluciones

  Presentan propiedades intensivas iguales en todos sus puntos. Se fraccionan por métodos físicos. Presentan dos o más clases de moléculas, y la proporción de sus sustancias es variable.

• Sustancias Puras

  Presentan propiedades intensivas iguales en todos sus puntos. No se fraccionan por métodos físicos. Presentan una sola clase de molécula, y la composición química es constante.

  Tipos de Sustancias Puras

  • Sustancias Simples

    Son moléculas formadas por una sola clase de átomo y no se pueden descomponer químicamente. Ejemplos: Hierro (Fe), Oxígeno (O), o Nitrógeno (N).

  • Sustancias Compuestas

    Son moléculas formadas por dos o más clases de átomos y pueden descomponerse por métodos químicos. Ejemplo: Agua (H₂O).

Sistema Heterogéneo

Un Sistema Heterogéneo está compuesto por dos o más fases. Las sustancias no se mezclan completamente y tienen distinta propiedad intensiva en cada fase.

Sistema con Fases Difusas (Coloides o Suspensiones)

Este sistema presenta dos fases difusas que no se pueden delimitar claramente. Una de las sustancias desprende partes de sus partículas al entrar en contacto con la otra sustancia. Ejemplo: Al colocar un trozo de remolacha en un recipiente con agua, la remolacha comienza a desprender una coloración rojiza intensa.

Métodos de Separación de Fases

Separación en Sistemas Heterogéneos

a) Separación Líquido-Sólido (Inmiscibles)

• Decantación

  Se utiliza para separar un sólido de un líquido (o dos líquidos inmiscibles) por diferencia de densidad. Ejemplo: Inclinando el recipiente, se puede separar el aceite (líquido) de la arena (sólido).

b) Separación Líquido-Líquido (Inmiscibles)

• Ampolla de Decantación

  Se utiliza para separar líquidos inmiscibles con diferente densidad. Se abre la llave dejando pasar el líquido más denso (ej. agua) y se cierra, quedando el líquido menos denso (ej. aceite) en la ampolla.

c) Separación Sólido-Líquido (Filtración)

• Filtración

  Se utiliza un medio poroso (filtro) para retener las partículas sólidas. Ejemplo: La borra del café queda retenida en el filtro.

d) Separación Sólido-Sólido

• Tamización

  Mediante un tamizador o zaranda, se separan partículas sólidas de diferente tamaño. Ejemplo: Se separa el ripio de la arena.

e) Separación Sólido-Líquido (Métodos Especiales)

1. Tría (Separación Manual)

   Separación manual de sólidos grandes. Ejemplo: Con una pinza o tría se sacan los corchos de un líquido.

2. Levigación

   Separación de sólidos por arrastre con una corriente de agua, aprovechando la diferencia de densidad. Ejemplo: Por una corriente de agua separamos el oro u otro sólido pesado del líquido.

Separación en Sistemas Homogéneos

En un Sistema Homogéneo, se utilizan métodos químicos o métodos físicos que implican cambios de estado (como la destilación o la cristalización). En la mayoría de los fraccionamientos es necesario aplicarle calor. Ejemplo: En la salmuera (agua y sal), al aplicarle calor, recuperamos el agua por condensación (destilación), quedando la sal en el recipiente.