Separación de mezclas: filtración, cromatografía, centrifugación y evaporación

Tema 4. Separación de mezclas

Farmacia y parafarmacia Operaciones básicas de laboratorio Autoría: Alesandra Tajes Linkia FPTema 4: Separación de mezclas

¿Qué aprenderás?

• Realizar separaciones mediante diferentes métodos como pueden ser la filtración, la cromatografía o la centrifugación.
• Diferenciar tipos de filtración o cromatografía que podremos encontrarnos en el laboratorio.
• Identificar equipos que vamos a utilizar para efectuar separaciones, sus partes y sus manejos.
• Seleccionar el sistema de separación que se debe efectuar según las características de la muestra.

¿Sabías que ...?

• Distintas formas de doblar un mismo filtro nos van a permitir realizar una filtración más rápida o más lenta.
• Hay muchos tipos, no sólo de centrífugas, sino también de tipos de centrifugación que sirven para distintos fines.
• Se puede utilizar la filtración como método de esterilización.

IMPRIMIBLE " o UNtuar mosen KAdeOperaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

4.1. Los tipos de mezclas y las técnicas de separación

Tal y como has aprendido en el tema anterior, la materia puede presentarse en forma de sustancias puras o como mezclas. Por su parte, las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. La clasificación de la mezcla que se pretende separar es fundamental a la hora de elegir cuál es el método más adecuado para llevarlo a cabo. Las mezclas o sistemas están formados por dos o más componentes puros que NO se combinan entre sí químicamente. Cada componente mantiene sus propiedades, y las propiedades del sistema son la suma de las propiedades de cada una de las sustancias que lo forman, y variarán en función de la cantidad de componentes que estén presentes. Así, existen dos tipos de mezclas, las mezclas homogéneas y las mezclas heterogéneas:

Mezclas homogéneas

SLIN Mezclas homogéneas: son aquellas cuyos componentes no se distinguen entre sí, a simple vista o al microscopio. Esto ocurre porque los componentes que las forman tienen unas propiedades físico- químicas similares. Los componentes de una mezcla homogénea se llaman siempre disolvente y soluto. El disolvente será el que tenga el mismo estado de agregación (sólido, líquido o gaseoso) que la disolución, y si ambos componentes tienen el mismo estado será el que esté en mayor proporción. El soluto será el componente que esté en un estado de agregación diferente al de la disolución final, y si ambos tienen el mismo estado será el que esté en menor proporción. Un ejemplo de mezcla homogénea es la mezcla que forma el alcohol con el agua, o el agua salada.

VERSION 19 Imagen 1. Agua salada. 2Operaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

Mezclas heterogéneas

Mezclas heterogéneas: son las mezclas en las cuales podemos distinguir sus componentes, a simple vista o al microscopio, ya que sus componentes tienen propiedades físico químicas diferentes, como por ejemplo el aceite y el agua. En las mezclas heterogéneas podemos observar al menos dos fases diferentes, la fase dispersa o interna, que es el componente que está en menor proporción y la fase dispersante o externa, que es la que está en mayor proporción y está rodeando la fase interna.

VKIAFP n para ración micado Bite Las mezclas no tienen composición química definida y podemos separar sus componentes mediante métodos físicos sencillos como filtración, decantación o centrifugación. Las técnicas que se utilizan para separar las mezclas heterogeneas se denominan separaciones mecánicas, mientras que las que sirven para separar las mezclas homogéneas se conocen como separaciones difusionales.

VERSionales 3Operaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas A lo largo de este tema, se van a estudiar algunas de las técnicas que existen para separar las mezclas:

• Técnicas de separación mecánica: son las técnicas en las que se aprovechan las diferencias físicas entre los componentes como puede ser el tamaño de partícula de las sustancias que componen la mezcla, la diferente densidad o viscosidad ... Algunas de estas técnicas se conocen como filtración, decantación y centrifugación.
• Técnicas de separación difusionales: estas técnicas son más complejas que las anteriores y se basan en la mayor difusión de uno de los componentes de una fase a otra, como por ejemplo el paso de estado líquido a gas durante la destilación de dos sustancias con diferente temperatura de ebullición. Algunas de estas técnicas se conocen como evaporación, desecación, destilación, extracción o cromatografía.

VERSIÓN IMPRIMIBLE ALUMNO L'en encias. 4Operaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

4.2. La filtración

El método de separación por filtración se basa en los diferentes tamaños de las partículas que componen la mezcla. Se hace pasar la mezcla por un filtro de modo que las partículas de mayor tamaño no podrán atravesar el poro del filtro y quedarán retenidas en el, mientras que las partículas que tengan un diámetro menor al tamaño del poro del filtro podrán atravesarlo quedando así separadas de las partículas de mayor tamaño.

AFP Imagen 3. Funcionamiento del proceso de filtración. Las partículas mayores (esferas rojas) no podrán atravesar el tamaño de poro del filtro quedando retenidas en la parte superior del sistema, mientras que las partículas más pequeñas (esferas verdes) pasarán al otro lado del filtro quedando separadas de las partículas más grandes. o amare med ON Pescon La porción de la mezcla que atraviesa el filtro se llama filtrado, y la parte que queda retenida en el filtro se llama residuo. El objetivo de la filtración puede ser quedarse con el residuo, con el filtrado o con ambos y según lo que pretendamos utilizaremos un sistema de filtración u otro. Las aplicaciones de una filtración pueden ser varias como concentración de disoluciones, esterilización o eliminación de impurezas. 5Operaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

4.2.1. Tipos de filtros

Podemos hacer uso de varios tipos de filtros que existen en el mercado.

4.2.1.1. Filtros de papel

Están fabricados de un papel de celulosa especial con tamaño de poro variable, es decir, que podemos encontrar papeles de filtro de diferentes tamaños de poro. Se utilizan siempre asociados a un embudo. Cualquiera de los tipos de filtros de papel se puede doblar de dos maneras:

• El filtro liso o filtro aleman: Se utiliza cuando lo que nos interesa es recoger el contenido retenido en el filtro, es decir, el residuo. Para realizar este tipo de filtro debemos doblar el papel de filtro dos veces y abrir el resultado dejando a un lado una única hoja de papel de filtro y al otro tres hojas.

Dobla Vuelve a doblar Abre para formar un cono Imagen 4. Instrucciones de preparación de un filtro liso o alemán.

• do en Ke Die N " Insta El filtro de pliegues o filtro francés: Se realiza cuando queremos aumentar la superficie de filtrado gracias a la presencia de los pliegues. Lo utilizaremos para recogida del filtrado o para aumentar la velocidad de filtración.

6Operaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

Recortar un círculo de papel de filtro de tamaño adecuado al embudo

Doblarlo por la mitad

Doblar el semicirculo por la mitad

a

a

b

Abrir el papel al semicírculo

Doblar cada mitad del semicírculo por la mitad (Pliegues a y b hacia el mismo lado)

a

a

C

b

c

b

-

d

Abrir el papel al semicírculo (Pliegues a, b y c hacia el mismo lado) (Pliegues b y d hacia el lado contrario)

Imagen 5. Instruccion APRIL Para la obtención de un filtro de pliegue

4.2.1.2. Filtros de membrana

Están fabricados con acetato o nitrato de celulosa y tienen forma de disco que se adapta a un dispositivo especial. Se emplean para esterilizar disoluciones por filtración, ya que su tamaño de poro es tan pequeño que no permite el paso de ningún tipo de microorganismo a través de ellos. la HOS de choque mat

4.2.1.3. Filtros de vidrio molido

También llamados placas filtrantes. Están formados con vidrio molido y aglomerado, de manera que solo las partículas de menor tamaño pueden pasar entre los espacios. Se utilizan por su gran resistencia química cuando no es posible usar filtros de papel por la naturaleza de la mezcla (cuando esta es ácida, básica o corrosiva). 7

Doblar cada cuarto de semicírculo por Abrir el filtro la mitad, de manera que los pliegues se dispongan alternativamenteOperaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

Imagen 6. A la izquierda filtros de membrana, a la derecha placas filtrantes. VERSION IMPRIMIBLE ALUMNO LINKIAFP 8Operaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

4.3. Métodos de filtración

Según el procedimiento que sigamos vamos a tener varios métodos de filtración.

4.3.1. Filtración por gravedad

En este procedimiento de filtración la mezcla atravesará el filtro gracias a la acción de la gravedad, es decir, caerá a través de él por su propio peso. Para realizar este tipo de filtración:

• El filtro debe quedar bien ajustado al embudo y sobresalir de este entre 0,3 y 0,5 cm.
• Debajo del embudo se coloca el recipiente para recoger el filtrado.
• Primero se vierte un poco de la disolución que se va a filtrar en el interior del filtro hasta que se humedezcan las paredes del filtro para después ir vertiendo poco a poco la solución que se quiere filtrar procurando que el nivel no llegue más allá de 0,5 cm del borde del filtro.
• Para evitar salpicaduras es conveniente que el borde inferior del embudo toque la pared del recipiente que recoge el filtrado. El líquido va atravesando el filtro por efecto de la gravedad y el recipiente colector recoge el filtrado mientras que el residuo queda retenido en el filtro.

VERSIÓN IM Imagen 7. Esquema de procedimiento de filtración de gravedad. 9Operaciones básicas de laboratorio Tema 4: Separación de mezclas

4.3.2. Filtración al vacío

Se necesita el uso de una bomba de vacío que se conecta al extremo final de un matraz de Kitasato. Esta conexión se realiza de tal forma que da lugar a un vacío que acelera el paso del líquido a través del filtro gracias al efecto de la succión. Se utiliza un papel de filtro plano que se deposita en el fondo de un embudo especial de vidrio o cerámica (de Büchner).

• Se coloca el matraz de Kitasato sobre un soporte metálico sujetando el cuello con unas pinzas.
• Se coloca un tapón de caucho con un agujero central en la parte superior del Kitasato y en el agujero se coloca el Büchner.
• Se acopla un tubo de caucho desde el lateral del Kitasato hasta la bomba de vacío.
• Se coloca el papel de filtro en el interior del embudo y se humedece un poco para que se adhiera bien al embudo.
• Se vierte el líquido que se desea filtrar en el embudo y se conecta la bomba de vacío intentando verter el líquido en el centro del embudo.
• Si el objetivo es recoger el residuo filtrado se vierte disolvente en el recipiente para recoger todo el sólido que haya quedado adherido a sus paredes. Para finalizar se lava el sólido con agua.

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