Métodos De Separación física

Condensación: proceso que se basa en la presión de vapor (punto de ebullición) de las sustancias para separar una mezcla de vapor/vapor/ o líquido/vapor. En ésta hay un enriquecimiento del vapor en el componente más volátil y un descenso de la fracción de éste en el líquido, con lo que se consigue la separación de ambos.

Ejemplos:

• Recuperación de los compuestos orgánicos volátiles del gas de escape en una campana de humos.

• Segundo paso en la separación de alcohol etílico y agua.

Condensación parcial o vaporización: La vaporización se realiza para separar uno o más componentes sólidos, generalmente disueltos en un líquido. Se basa en las diferentes temperaturas de ebullición de las sustancias que constituyen la mezcla. En otras palabras, la vaporización consiste en el paso de un líquido al estado gaseoso para separarlo de uno o más componentes sólidos de la mezcla.

Esta operación se efectúa principalmente para separar los componentes de una disolución cuando se desea recoger el soluto y que este no se descomponga en otras sustancias a la temperatura empleada.

La vaporización de un líquido puede realizarse a temperatura ambiente o con calentamiento.

Si la mezcla se calienta hasta ebullición para separar el sólido del liquido se le llama vaporización por ebullición.

Si la vaporización solo ocurre en la superficie del líquido a la temperatura ambiente se denomina evaporación.

Ejemplos:

• Si se vaporiza el agua de mar se recogen las sustancias sólidas disueltas en ella.

• Se utiliza para secar sólidos humedecidos.

Destilación azeotrópica: Se usa cuando una mezcla ya no puede ser purificada más por el método de destilación normal. Para poder continuar separándola y obtener mayor concentración y pureza de las sustancias se puede utilizar este tipo de destilación.

Consiste en agregar un Material Agente de Separación a la mezcla para romper el azeótropo (mezcla líquida de dos o más compuestos químicos que hierve a temperatura constante y se comporta como si estuviera formada por una sola sustancia).

Ejemplos:

• Adicionar benceno a una mezcla de agua y etanol.

• Adicionar acetona a una mezcla de agua y etanol

• Adicionar éter etílico a una mezcla de agua y etanol.

Cristalización: Se basa en la diferencia de solubilidad a temperaturas bajas (punto de fusión) entre las sustancias de una mezcla. Sirve para separar mezclas líquido-sólido y líquido-líquido. El método consiste en enfriar la solución hasta que rebasa el límite de solubilidad de una sustancia y ésta se precipita.

Ejemplo:

• Purificación de la aspirina.

Recristalización: Este método consiste en formar un nuevo cristal por reorganización interna de los componentes a partir de un cristal ya existente. Para ello se pueden cambiar las condiciones del ambiente como temperatura, presión y composición. “Los productos sólidos que se obtienen en una reacción suelen estar acompañados de impurezas que hay que eliminar para poder disponer del producto deseado en el mayor grado de pureza posible. El método más adecuado para la eliminación de las impureza que contamina un sólido es por cristalizaciones sucesivas bien en un disolvente puro, o bien en una mezcla de disolventes. Al procedimiento se le da el nombre genérico de Recristalización.”

Ejemplos:

• Ácido benzoico en agua.

• Acetanilida en agua.

• 2.5 g de ácido benzoico en 15 ml de metanol (lavar los cristales con una mezcla de metanol agua al 50%.)

• naftaleno con etanol.

Vaporización súbita: se utiliza para separar un líquido, por medio de la reducción de presión, en líquido y vapor. Se basa en la diferencia en volatilidad (presión de vapor) de los productos.

Ejemplos

• Proceso de vaporización súbita para desalinización del agua de mar.

Desorción: separación de un líquido en líquido y vapor con un gas condensable como agente separador. Se basa en la diferencia de volatilidad de las sustancias.

Ejemplos

• Eliminación de hidrocarburos ligeros de fracciones del petróleo.

Criodeshidratación: método de para separar un sólido que contiene agua y obtener un sólido seco y agua de vapor, utilizando el calor como agente separador. Se basa en la sublimación del agua.

Ejemplo:

• Deshidratación de alimentos.

Desublimación: enfriamiento de un vapor para separarlo en sólido y vapor. Se basa en la condensación preferente, es decir, participación preferente en la estructura cristalina.

Ejemplo:

• Purificación de anhídrico ftálico.

Filtración: Se basa en la diferencia de tamaño de las partículas entre las sustancias de una mezcla sólido-líquido. Consiste en pasar la mezcla a través de una barrera porosa, por ejemplo una membrana. Los sólidos quedan retenidos mientras la parte líquido la atraviesa.

Ejemplos:

• Separación de contaminantes de los minerales metálicos.

• Tratamiento de aguas residuales.

• Tratamiento de vertidos industriales.

Cromatografía: es un método físico de separación que consiste en separar mezclas de gases o líquidos, pasando la solución a través de un medio poroso, con la ayuda de un solvente determinado. En la muestra, los componentes a separar se distribuyen entre dos fases, una permanece en reposo (fase estacionaria, F.E.) mientras que la otra se mueve en una dirección definida (fase móvil, F.M.). Las técnicas cromatográficas pueden clasificarse por:

1. Forma del lecho cromatográfico:

1.1 Cromatografía plana Se realiza sobre papel u otro material sólido. Suele llamarse “en capa fina” porque la fase estacionaria cubre un soporte plano y rígido.

1.2 Cromatografía en columna: consiste en depositar la muestra sobre el lecho cromatográfico y agregar la fase móvil, así se obtiene un primer y un segundo componente por separado.

2. Estado físico de las fases:

fase móvil

líquida gaseosa

“cromatografía

líquida” “cromatografía

de gases”

fase

estacionaria sólida Cromatografía

líquido-sólido Cromatografía

gas-sólido

líquida Cromatografía

líquido-líquido Cromatografía

gas-líquido

2.1 Cromatografía de gases:

Fase móvil gaseosa. Diferente solubilidad de los componentes de la muestra en la fase estacionaria

2.2 Cromatografía liquida:

En la cromatografía liquida, la fase móvil es un líquido que fluye a través de una columna que contiene a la fase fija. La separación cromatografía es el resultado de las interacciones entre las moléculas de la muestra en ambas fases.

Ejemplos:

• Purificación y caracterización de enzimas y proteínas

• Fármacos: se utiliza en la fabricación de antibióticos, sedantes, analgésicos etc

• Productos químicos: aromáticos condensados, tensoactivos, colorantes.

• Medicina clínica: ácidos biliares, metabolitos de drogas, extractos de orina, estrógenos

3. Mecanismo de separación:

3.1 Cromatografía de adsorción

Diferente afinidad de adsorción de los componentes de la muestra sobre la superficie de un sólido activo. La adsorción es la capacidad de las superficies para fijar moléculas. Fase estacionaria sólida.

Ejemplos:

• Muestra sobre superficie de alúmina.

• Mezcla sobre gel de sílice.

• Muestra sobre superficie de carbón activo.

• Muestra sobre superficie de fosfato cálcico.

3.2 Cromatografía de reparto

Diferente solubilidad de los componentes de la muestra en la fase estacionaria (como en la cromatografía de gases), o diferentes solubilidades de los componentes en las fases móvil y estacionaria (como en la cromatografía líquida).

3.3 Cromatografía de exclusión

Consiste en inyectar la mezcla en una columna que contiene perlas de gel con poros, luego se agrega disolvente en forma continua; las moléculas más grandes no pueden entrar en los poros, así que los esquivan con rapidez, mientras que las moléculas pequeñas sí entran en los poros y tardan más tiempo en salir de la columna.

Ejemplos:

• Purificación de proteínas.

• Se usa para determinar pesos moleculares.

3.4 Cromatografía de afinidad

Separación basada en la especificidad biológica singular de interacción entre un componente de la muestra y otra molécula unida a la F.E.

Ejemplos:

• Interacciones enzima- sustrato.

• Interacciones antígeno-anticuerpo.

• Una microesfera de vidrio o de plástico al que se une un agente de afinidad.

Microfiltración o ultrafiltración: técnica para separar solutos disueltos en solvente, consiste en bombear la disolución a presión alta a través de una membrana con poros de tamaño en una escala de micrómetros a nanómetros. Una parte del disolvente atraviesa la membrana, pero todos los solutos son rechazados.

Ejemplos:

• La limpieza del agua para la fabricación de equipo eléctrico.

Ósmosis inversa: consiste en bombear una disolución a presión alta a través de una membrana con poros muy pequeños, una parte del solvente atraviesa la membrana, pero todos los solutos son rechazados.

Ejemplos:

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