Métodos Fundamentales de Separación de Mezclas en Química

En el laboratorio de química, la separación de los componentes de una mezcla es una tarea fundamental para el estudio y la purificación de sustancias. Existen diversas técnicas que se aplican según las propiedades físicas y químicas de los componentes involucrados. A continuación, se describen algunos de los métodos más comunes y sus principios:

Decantación

La decantación es un método sencillo para separar dos líquidos inmiscibles (que no se mezclan entre sí) o un sólido insoluble de un líquido. Para ello, se introduce la mezcla en un recipiente en forma de pera, conocido como embudo de decantación, que posee una llave en su parte inferior para regular la salida del líquido. Una vez que la mezcla ha sido introducida, se deja reposar para que los líquidos se sedimenten en función de su densidad; es decir, la fase más densa se sitúa abajo y la menos densa arriba. Una vez que las fases están claramente separadas, se abre la llave del embudo y se van transvasando los líquidos en orden a otros recipientes, logrando así la separación.

Destilación Simple

La destilación simple es un método empleado para separar líquidos miscibles que poseen diferentes puntos de ebullición (con una diferencia significativa), o un sólido no volátil disuelto en un líquido volátil. Para llevarla a cabo, se introduce la mezcla en un recipiente (generalmente un matraz de destilación) al que se acopla un termómetro para controlar la temperatura y un refrigerante. En el extremo final del refrigerante, se coloca un recipiente colector. Se procede a calentar la mezcla, controlando la temperatura. Cuando la temperatura permanece constante, es porque se ha alcanzado el punto de ebullición del componente más volátil y se está produciendo su cambio de estado. El líquido transformado en vapor asciende hasta alcanzar el refrigerante, donde se condensa y gotea hasta el recipiente colector. El proceso finaliza cuando la temperatura deja de ser constante, indicando que el componente más volátil ha sido separado.

Cromatografía

La cromatografía es una técnica altamente versátil que se utiliza para separar mezclas muy delicadas y complejas. Está basada en la diferente velocidad de difusión o afinidad de cada componente de la mezcla por una fase estacionaria y una fase móvil (un disolvente dado). Esta diferencia en la interacción permite que los componentes se separen a medida que avanzan a través del sistema cromatográfico. Se utiliza habitualmente para separar mezclas de pigmentos vegetales, componentes de tintas, fármacos, entre otros, y es fundamental en el análisis químico.

Disolución Selectiva

La disolución selectiva permite separar gases basándose en la diferente solubilidad de cada uno en un líquido determinado. Para ello, se burbujea la mezcla de gases en el líquido. Los gases que son solubles se disolverán en el líquido, mientras que los insolubles no. Posteriormente, se puede calentar el líquido para separar de él el gas que se ha disuelto, recuperándolo en estado gaseoso y logrando su purificación.

Licuación

La licuación es un proceso que se basa en la diferente temperatura a la que cada componente de una mezcla (generalmente gases) se transforma en líquido. Al enfriar una mezcla de gases a temperaturas muy bajas y/o aumentar la presión, cada gas se licuará a su punto de condensación específico. Este método es crucial para la separación de gases atmosféricos, como el nitrógeno y el oxígeno.

Destilación Fraccionada

La destilación fraccionada es una técnica avanzada de destilación que sirve para separar mezclas de líquidos con puntos de ebullición cercanos, o para separar los componentes de una mezcla de gases previamente licuados. Se aplica principalmente para separar los componentes del aire (nitrógeno, oxígeno, argón, etc.) o del petróleo crudo. El método tiene lugar en dos etapas principales: primero se licúa la mezcla (transformándola en líquido) y después se destila en una columna de fraccionamiento. Durante esta última fase, los componentes más volátiles (como el nitrógeno y el oxígeno en el caso del aire) se separarán progresivamente a diferentes alturas de la columna debido a los ciclos repetidos de vaporización y condensación, permitiendo su recolección individual con alta pureza.