SOLUBILIDAD

La solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente)

 Definición : es la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en 100 ml de solvente a una temperatura fija ; en dicho caso se establece que la solución está saturada.

No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua,  disuelve el alcohol y la sal, en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven.

 El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso dedisolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones.

La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema. Para el caso de un sólido disuelto, la influencia de la presión en muy pequeña  A continuación veremos cómo influye la temperatura en la solubilidad.Para muchos sólidos disueltos en el agua líquida, la solubilidad aumenta con la temperatura aunque existen casos que presentan un comportamiento inverso.

Solubilidad del  nitrato de plata en agua

Solubilidad de diferentes solutos en agua

Métodos de fraccionamiento.

Los métodos de fraccionamiento se aplican para sistemas homogéneos

DESTILACIÓN

La destilación es la operación de fraccionamiento en la cual mediante evaporación y condensación,  se separan los diferentes componentes líquidos y /o sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

La misma puede ser simple o fraccionada.

 La  destilación simple o destilación sencilla es un tipo de destilación donde los vaporesproducidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador o refrigerante el cual los refresca y condensa de modo que el destilado resulta líquido, aunque no siempre puro. La destilación sencilla se usa para separar aquellos líquidos cuyos puntos de ebullición difieren en más de 20°C aproximadamente o para separar líquidos de sólidos no volátiles..

Consiste en entregarle calor al sistema hasta alcanzar la temperatura del líquido de menor punto de ebullición , así este pasa a estado gaseoso , sus vapores entran en el refrigerante dónde condensan , y se obtienen así como destilado . La temperatura debe mantenerse constante para que la otra sustancia no entre en ebullición, y permanezca en el matraz de destilación. Debemos tener también la precaución de que en el refrigerante el agua circule a contra corriente para que los vapores calientes no choquen con el agua fría de la canilla.

CRISTALIZACIÓN

La cristalización es un proceso por el cual se forma un sólido cristalino, ya sea a partir de ungas, un líquido o una disolución.

Se emplea en química con bastante frecuencia para purificar una sustancia sólida.

Es una operación de de fraccionamiento por medio de la cual se separa un componente de una solución liquida obteniéndose  el sólido en forma de cristales que precipitan, evaporando la lìquida.  Es una operación necesaria para todo producto químico que se presenta comercialmente en forma de polvos o cristales, ya sea el azúcar o sacarosa, la sal común o cloruro de sodio.

Cada sólido cristaliza de una forma diferente, a continuación se muestran cristales de cloruro de sodio y sulfato de cobre (celeste)

                         

                                                                                     

CROMATOGRAFÍA

La cromatografía es un método u operación de fraccionamiento utilizada para separar los constituyentes de sistemas homogéneos permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes., tiene aplicación en todas las ramas de la ciencia y está basada en el principio de retención selectiva .
Las técnicas cromatográficas son muy variadas, pero en todas ellas hay una fase móvil que consiste en un fluido (gas, líquido o fluido supercrítico) que arrastra a la muestra a través de una fase estacionaria que se trata de un sólido o un líquido fijado en un sólido. Los componentes de la mezcla interaccionan en distinta forma con la fase estacionaria. De este modo, los componentes atraviesan la fase estacionaria a distintas velocidades y se van separando al ser arrastrados por la fase movil .

Cromatografía en papel

La cromatografía en papel es un proceso muy utilizado en los laboratorios para realizar unos análisis cualitativos ya que pese a no ser una técnica muy potente no requiere de ningún tipo de equipamiento. Ejemplo: test de embarazo y antidoping 

La fase estacionaria está constituida simplemente por una tira de papel filtro. La muestra se deposita en un extremo colocando pequeñas gotas de la solución y evaporando. Luego el disolvente empleado como fase móvil se hace ascender por capilaridad. Esto es, se coloca la tira de papel verticalmente y con la muestra del lado de abajo dentro de un recipiente que contiene fase móvil en el fondo.

Después de unos minutos cuando el disolvente deja de ascender o ha llegado al extremo se retira el papel y seca. Si el disolvente elegido fue adecuado y las sustancias tienen color propio se verán las manchas de distinto color separadas. Cuando los componentes no tienen color propio el papel se somete a procesos de revelado.
Hay varios factores de los cuales depende una cromatografía eficaz: la elección del disolvente y la del papel de filtro.

Métodos de separación de fases.

Métodos de separación de fases

Son métodos que permiten separar las fases de un sistema heterogéneo.

Cada método está pensado para un tipo particular de sistema, y la utilización de un método determinado dependerá de los materiales  y del estado de agregación en que se encuentran los componentes  del sistema.

Los métodos que vamos a estudiar son:

     Tamización: es un método que se utiliza para separar sistemas heterogéneos, si este posee un sólido grande de un líquido, (como por ejemplo pedregullo y agua); o a dos sólidos de tamaños diferentes, (como por ejemplo: harina y arroz). El instrumento que se utiliza es un colador (TAMIZ). 

    Filtración: se utiliza para separar sistemas formados por un sólido finamente dividido y un líquido, como por ejemplo: talco y agua.

c    Imantación: es un método indicado para separar dos sólidos, si uno de ellos tiene la propiedad de ser atraído por un imán. Ejemplo: arena y limaduras de hierro. 

     Decantación: es un método que puedes aplicar cuando las fases de un sistema están formadas por dos o más líquidos que no se mezclan, a los que los llamaremos inmiscibles, como ejemplo usaremos el agua y el aceite. 

        Centrifucación:

     Es un método que se utiliza para separar un líquido de un sólido, siempre que el sólido sea finamente dividido y quede disperso en el agua, como por ejemplo: agua con tiza.

f)     Sublimación: se utiliza para separar dos sólidos, siempre que uno de ellos sublime, es decir que pase del estado sólido al gaseoso, sin pasar por el líquido, al calentarlo; ejemplo de materiales que sublimen: yodo, naftalina. 

      Disolución – filtración – evaporación: se usa para separar dos sólidos, uno capaz de disolverse en un solvente y el otro no, como por ejemplo: sal y arena. Al agregar agua al sistema, se disuelve la sal pero la arena no; luego filtramos el sistema y se evapora el agua.

Cambios de estado físico.

Cambios de estado.

Cambio de estado es el proceso mediante el cual las sustancias pasan de un estado de agregación a otro sin modificar su composición. El estado físico depende de las fuerzas de cohesión que mantienen unidas a las partículas. La modificación de la temperatura o de la presión modificará dichas fuerzas de cohesión pudiendo provocar un cambio de estado.

    El paso de un estado de agregación más ordenado a otro más desordenado (donde las partículas se mueven con más libertad entre sí) se denomina cambio de estado progresivo. Cambios de estado progresivos son:

-         El paso de sólido a líquido que se llama fusión. Ejemplo el hielo a agua líquida se funde.

-         El paso de líquido a gas que se llama vaporización o ebullicioón Ejemplo el agua líquida pasa a vapor de agua: evaporándose lentamente (secándose un recipiente o una superficie con agua) o al entrar en ebullición el líquido (hierve).

-         El paso de sólido a gas que se llama sublimación. Ejemplo el azufre o el yodo sólidos al calentarlos pasan directamente a gas.

    El paso de un estado de agregación más desordenado a otro más ordenado se denomina cambio de estado regresivo. Cambios de estado regresivos son:

-         El paso de gas a líquido que se llama condensación. Ejemplo en los días fríos de invierno el vapor de agua de la atmósfera se condensa en los cristales de la ventana que se encuentran fríos o en el espejo del cuarto de baño.

-         El paso de líquido a sólido que se llama solidificación. Ejemplo el agua de una cubitera dentro del congelador se solidifica formando cubitos de hielo.

-         El paso de gas a sólido que se denomina sublimación inversa.

Diferencias entre evaporación y ebullición.

  El cambio de estado de líquido a gas se denomina vaporización. La vaporización puede tener lugar de dos formas:

-         A cualquier temperatura, el líquido pasa lentamente a estado gaseoso, el proceso se denomina evaporación. El paso es lento porque son las partículas que se encuentran en la superficie del líquido en contacto con la atmósfera las que se van escapando de la atracción de las demás partículas cuando adquieren suficiente energía para liberarse. Partículas del líquido que se encuentran en el interior no podrán recorrer demasiado antes de ser capturadas de nuevo por las partículas que la rodean.

-         A una determinada temperatura determinada se produce el paso de líquido a gas en todo el volumen del líquido el proceso se denomina ebullición. Cualquier partícula del interior o de la superficie adquiere suficiente energía para escapar de sus vecinas, la energía se la proporciona la fuente calorífica que le ha llevado a dicha temperatura.

    Por tanto, el cambio de estado denominado vaporización se puede producir de alguna de estas formas:

-         Por evaporación que tiene lugar en la superficie del líquido, es lenta y  a cualquier temperatura, aunque aumenta la evaporación con la temperatura. Un ejemplo lo tenemos con el agua que se extiende por el suelo o la ropa mojada tendida, el proceso de secado es una evaporación del agua líquida. El agua contenida en un vaso también termina por desaparecer (se evapora), aunque la evaporación será mayor si aumentamos la superficie de contacto entre el agua y la atmósfera (por ejemplo echando el contenido del vaso en un plato).

-         Por ebullición que tiene lugar a una determinada temperatura (temperatura de ebullición), es tumultuosa y tiene lugar en cualquier parte del líquido (superficie o interior). El ejemplo lo tenemos en el agua, a medida que la calentamos la evaporación aumenta y llega un momento en el que salen burbujas de vapor de agua de cualquier parte del líquido y de forma tumultuosa (desordenadamente).

 

Diagrama completo  de un cambio de estado

Gráfico de ebullición con representación corpuscular