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