¿Cómo separar una mezcla de un sólido y un líquido?

En nuestra vida diaria, utilizamos diferentes productos. Y manténgase siempre en busca de productos puros, ya que en su mayoría también se encuentran escritos en el empaque de los artículos. Pero científicamente el término puro se usa para aquellas materias que están formadas por partículas que tienen la misma naturaleza o formación química. Por lo tanto, la mayoría de las sustancias que nos rodean son mezclas de dos o más partículas constituyentes. Cualquier cosa que tenga masa y ocupe un espacio formado por pequeñas partículas diminutas se llama materia. Como la mezcla consta de diferentes componentes, estos componentes se pueden separar con la ayuda de algunos métodos físicos como la recolección manual, el tejido, la sedimentación, etc.

En el artículo, nos enfocamos en los métodos de separación utilizados para separar los constituyentes de una mezcla de sólido y líquido. Los métodos incluyen el proceso de sedimentación, filtración, cristalización y evaporación en los que se pueden obtener sólidos por separado en estado seco y líquidos en su forma pura.

Mezcla

La combinación de dos o más tipos diferentes de partículas se llama mezcla . Estas partículas no muestran ningún tipo de reacción química entre sí, pero están unidas físicamente.

El resultado de la combinación de componentes no pierde su singularidad, ni se fusionan químicamente. Una mezcla es el resultado final de mezclar o combinar mecánicamente componentes químicos como elementos y compuestos. Las mezclas están formadas por dos o más compuestos no relacionados que no se han mezclado químicamente. Las siguientes son las propiedades de las mezclas.

• Cada componente de una combinación conserva sus características originales.
• La separación de componentes es simple.
• El porcentaje de cada componente varía.

Tipos de mezcla

• Mezcla homogénea: Una combinación heterogénea es arena combinada con sal, por ejemplo. Las mezclas heterogéneas tienen características y composiciones variadas en diferentes secciones de la mezcla, lo que implica que los atributos no son uniformes en toda la combinación. por ejemplo, aire, aceite y agua, etc.
• Mezcla heterogénea: Las mezclas homogéneas son aquellas que tienen las mismas características y combinaciones en toda su masa. ej. arena, sal común, etc.

Separación de Mezcla de Sólido y Líquido

Una mezcla de sólido y líquido se puede encontrar en una solución homogénea o en una mezcla heterogénea. El líquido en el que se mezcla o se disuelve la sustancia sólida se conoce como disolvente . Mientras que el componente sólido que se disuelve se conoce como soluto . Estos solutos y solventes pueden ser separados en su forma pura mediante el uso de diferentes técnicas para la separación de mezclas.

A continuación se mencionan algunos métodos comunes para separar sólidos y líquidos de una mezcla:

• Evaporación,
• Filtración,
• sedimentación, y
• Cristalización.

Evaporación

La evaporación es el método de separar un sólido (soluto) de una solución homogénea. en este método, la solución se calienta hasta que el solvente se evapora en forma de vapor y el soluto queda como residuo. El proceso involucra la técnica de vaporización.

La sustancia líquida que disuelve la sustancia sólida o soluto se llama solvente . Mientras que la sustancia sólida que se disuelve en un líquido se llama soluto . Entendamos el proceso con una demostración de la figura dada.

• Prepare una pequeña cantidad de solución homogénea en un vaso de precipitados.
• Ahora, calienta el vaso hasta que veas que el agua se evapora.
• Luego, continúe calentando a medida que avanza la evaporación y deje de calentar cuando vea que queda una sustancia seca similar a un polvo en el vaso de precipitados.

Aquí, el agua se separa en forma de vapor y se obtiene un sólido en estado seco.

Factores que afectan la tasa de evaporación 

1. Temperatura: a medida que aumenta la temperatura, la energía cinética de las partículas también aumenta, lo que aumenta la tasa de evaporación. Por ejemplo, el agua a temperatura ambiente hierve más rápido que el agua fría ya que su temperatura es más alta.
2. Presión : La presión y la tasa de evaporación son indirectamente proporcionales entre sí. A medida que aumenta la presión, la tasa de evaporación disminuye en consecuencia.

Ventajas de la evaporación

• Este proceso se utiliza para extraer agua potable del agua de mar.
• También se puede usar generalmente como un proceso de concentración.
• El proceso se utiliza para extraer metales y minerales del agua.

Desventajas de la evaporación

• El proceso requiere mucha energía térmica.
• El proceso no es adecuado para la separación de soluto insoluble.
• El vapor necesita pasar por condensación para ser conservado o recolectado en estado líquido.

Aplicación de evaporación

1. El proceso de evaporación es generalmente aplicable para separar sólidos (azúcar y sal) de sus respectivas soluciones.
2. Separación de la solución de azúcar: en primer lugar, tome un recipiente con agua y mezcle una cantidad de azúcar para formar una solución. Luego, caliente la solución dada hasta que el agua se vaporice y el azúcar se obtenga en estado sólido, quedando como residuo. En este proceso, el agua actúa como disolvente y el azúcar como soluto. Sin embargo, el azúcar obtenido como residuo no se encuentra en su estado cristalizado puro. Más bien se obtendrá en forma descompuesta.
3. Separación de la solución salina: simplemente tome una cucharada de sal y mézclela con agua para formar una solución salina. Ahora, calienta la solución gradualmente hasta que el agua se evapore en forma de vapor y la sal quede como residuo. En este proceso, la sal es soluto y el agua es solvente. El residuo de sal que queda en el recipiente se descompone o no en forma de cristales.

Filtración

La filtración es el proceso de separar pequeñas partículas sólidas con la ayuda de un agente filtrante (es decir, papel de filtro, tela u otro). El proceso se lleva a cabo con la ayuda de papel pergamino permeable en el que el agua penetra a través del papel mientras que las partículas sólidas que no pueden pasar se acumulan en él.

Por ejemplo, podemos filtrar partículas sólidas insolubles de una mezcla de arena y agua con la ayuda de un papel de filtro. El agua clara recibida en el vaso de precipitados se llama filtrado y las partículas sólidas que quedan se llaman residuo. 

Factores que afectan la filtración

1. Permeabilidad: la tasa de permeabilidad del papel pergamino o el agente filtrante decide la pureza del líquido. Como si la permeabilidad fuera alta, las impurezas también saltarían al filtrado.
2. Solubilidad del soluto: el proceso solo puede ser aplicable para sustancias de soluto insolubles que no se disuelven completamente. El proceso de filtración no es el preferido para la separación de componentes de una mezcla homogénea.

Ventajas de la filtración

• No requiere energía térmica para su procesamiento.
• La filtración es un método asequible de purificación.
• El filtrado obtenido tras el proceso es claro en la mayoría de los casos.

Desventajas de la filtración

• El proceso no filtra materias inorgánicas u orgánicas que son comparativamente pequeñas en tamaño.
• El proceso no es aplicable para soluciones homogéneas.
• Normalmente, la técnica de filtración no se prefiere para la separación de otras materias como coloides, etc.

Aplicación de Filtración

1. La filtración juega un papel muy esencial en el tratamiento del agua. Muchos países lo utilizan para extraer agua potable del agua de mar o aguas residuales usadas.
2. Es el proceso normalmente utilizado en los hogares para colar té o café, etc.
3. Los acondicionadores de aire, las aspiradoras, los purificadores de agua y muchos otros electrodomésticos vienen con filtros incorporados.

Sedimentación 

Es el proceso en el que las partículas sólidas pesadas de la mezcla se depositan en el fondo del recipiente mientras se separa el agua clara.

Se define como el proceso mediante el cual se separan los sólidos de los líquidos. Todos los sólidos se hunden hasta el fondo del vaso de precipitados, dejando una capa transparente de líquido en la parte superior. La sedimentación es el proceso a través del cual los contaminantes más pesados ​​en un líquido, a menudo agua, se asientan en el fondo del recipiente que contiene la mezcla. Lleva algún tiempo completar el proceso. 

Se puede usar un experimento simple para estudiar el proceso de sedimentación. Llene un frasco hasta la mitad con barro tipo jardín, agregue un poco de agua, agite vigorosamente y déjelo solo durante unos minutos. Después de un período, la grava y las rocas se han asentado debajo, se paran arriba, y así sucesivamente. Esencialmente, la variedad de barro de jardín ha producido capas de suelo basadas en varios.

Cristalización

La cristalización es el proceso de separar una solución sólida de una líquida. Este proceso se lleva a cabo enfriando soluciones altamente concentradas. 

La cristalización se utiliza generalmente para obtener la forma pura o cristal de cualquier sustancia. En el proceso, los cristales se extraen de una solución sobresaturada y el líquido que queda se denomina licor madre. La cristalización es el proceso por el cual los átomos o moléculas de una sustancia se organizan en una red tridimensional bien definida, reduciendo la energía total del sistema. Cuando un material se cristaliza, sus átomos o moléculas se unen en ángulos bien definidos.

Factores que afectan la cristalización

1. Temperatura: la temperatura afecta la tasa de cristalización, ya que se debe verificar la cantidad requerida de calor proporcionado al sistema. Si la temperatura excede, el proceso se evaporará y el cristal formado se descompondrá.
2. Concentración de la solución: Como se produce la cristalización por enfriamiento de la solución sobresaturada. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la solubilidad de la sustancia y, a medida que se concentra, la solución se vuelve pura y se puede obtener una bonita forma de cristal.

Ventajas de la cristalización

• Este proceso puede dar la forma purificada de un estado sólido.
• Es un método asequible de purificación o separación.
• Requiere una baja cantidad de calor o energía para llevarse a cabo.

Desventajas de la cristalización

• Este proceso no puede preferirse como un proceso de alto valor agregado para la formación de productos.
• El proceso solo es aplicable para la purificación de un solo componente.

Problemas de muestra

Problema 1: ¿Puede una mezcla heterogénea ser la solución?

Solución:

Una solución consiste en soluto soluble distribuido uniformemente en ella y no se puede ver a simple vista. Mientras que, en una mezcla heterogénea, no hay una composición uniforme.

Problema 2: ¿Qué considerarías que el agua de mar es una mezcla homogénea o heterogénea?

Solución:

Como sabemos, el agua de mar consiste en sal que solo puede eliminarse mediante el proceso de evaporación, mientras que el agua de mar también contiene arena y cuerpos muertos o en descomposición, lo que la convierte en una mezcla heterogénea.

Problema 3: ¿Cuál es la evaporación más preferencial de la cristalización?

Solución:

Se prefiere el proceso de cristalización a la evaporación por las siguientes razones:

• El proceso de cristalización proporciona una forma pura de sustancia.
• La evaporación da una sustancia impura que se purifica aún más por cristalización, y
• No se prefiere la evaporación porque la formación de sal o azúcar puede descomponerse o quemarse.

Problema 4: Diferenciar entre mezcla homogénea y heterogénea.

Mezcla homogénea	Mezcla heterogénea
1. En esta mezcla los componentes son igualmente  nuestra r distribuida uniformemente.	1. En esta mezcla los componentes no se distribuyen uniformemente.
2. El sólido disuelto no se puede ver desnudo ojos.	2. Sólido se puede ver a simple vista.

Problema 5. ¿Cómo sabrías que el líquido dado es agua pura? 

Respuesta Podemos averiguarlo por el proceso de evaporación que permite que el líquido se evapore y si no queda ningún residuo, entonces el líquido es puro.

Problema 6. ¿Todos los materiales presentes a nuestro alrededor son puros?

Respuesta No, una sustancia pura es una sustancia que contiene el mismo tipo de partículas. Y, la mayoría de las cosas que se encuentran a nuestro alrededor consisten en dos o más tipos de componentes.

Problema 7. ¿La solución se encuentra siempre en estado líquido?

Solución:

No, la solución se encuentra en estado sólido, líquido y gaseoso. Como el aire es un ejemplo de solución gaseosa y la aleación es una solución que se encuentra en estado sólido.