Separación de Mezclas por Sublimación e Imanes

La sublimación es la técnica de separación en la que una sustancia hace una transición del estado sólido al estado gaseoso directamente. La sustancia no pasa por la etapa líquida. Por lo tanto, se utiliza para ilustrar una transición de sólido a gas entre los estados de una sustancia. Este proceso es de naturaleza endotérmica y tiene lugar a la presión más baja a la que puede existir cualquier compuesto en estado líquido. La conversión de una sustancia del estado gaseoso al estado sólido se denomina deposición o desublimación. Es el proceso inverso de la sublimación. 

La sublimación es un cambio físico en el estado de la sustancia. La sublimación no es una reacción química con el oxígeno. Por ejemplo, si consideramos el compuesto químico cloruro de amonio sólido, al calentarse en la solución de cloruro de hidrógeno, el compuesto se disocia. Por ejemplo, la combustión de velas en los componentes separados de dirust de carbono y vapor de agua es una reacción química que tiene lugar en presencia de oxígeno. 

La transición de la sustancia del estado sólido al gaseoso requiere pasar por el estado líquido intermedio. Esto requiere el uso de presión externa, llamada presión parcial de la sustancia. Algunos de los sólidos subliman fácilmente, como el carbono y el arsénico, ya que la presión de su punto triple es muy alta. Esto hace que sea difícil retener el estado líquido. En resumen, ciertas sustancias, como el alcanfor, se convierten fácilmente en un estado gaseoso y se convierten en un estado sólido al enfriarse. 

¿Cómo se produce la sublimación? 

Las moléculas de una sustancia están unidas entre sí por fuertes fuerzas de atracción intramoleculares. Cuando calentamos la sustancia, se suministra la energía térmica que aumenta la energía que poseen las moléculas. Como resultado del aumento de energía, algunas de las moléculas se rompen por las fuerzas de atracción existentes con las partículas circundantes para que puedan escapar a la fase de vapor. Dado que el proceso de sublimación incurre en el uso de energía externa, se considera que es un cambio endotérmico. La entalpía de sublimación es equivalente a la suma de la entalpía de fusión y la entalpía de vaporización.

Importancia de la sublimación

La sublimación puede ser importante en la recuperación de compuestos que están suspendidos o disueltos en un líquido o un sólido como el hielo seco. Los compuestos se pueden recuperar, al menos en forma cruda, permitiendo que la array de suspensión se sublime. Este método de recuperación suele ser suave, lo que es ventajoso para preservar la estructura química o incluso la actividad del fármaco objetivo (es decir, la cocaína) o la enzima. Muchos compuestos se sublimarán cuando se calientan. La temperatura efectiva puede ser característica del compuesto y puede medirse en un laboratorio forense de forma económica, utilizando una placa común, no.

La sublimación tiene aplicaciones prácticas en la ciencia forense. El análisis forense de la escena de un crimen o accidente a menudo se basa en el examen de evidencia fotográfica después de que se haya limpiado la escena. Una impresora de sublimación de tinta permite que las imágenes digitales se reproduzcan en forma impresa de una manera muy realista y detallada, lo que ayuda a los investigadores en su análisis.

La base de una impresora de sublimación de tinta es la vaporización de varios tintes de colores alojados en la impresora. Los tintes vaporizados penetran en la superficie brillante del papel fotográfico antes de volver a su forma sólida. 

Aplicaciones de la sublimación 

• La
  nieve de agua tiende a sublimar en caso de temperaturas extremadamente bajas y vientos secos. Las temperaturas extremas hacen que la nieve se vaporice antes de que se derrita.
• Hielo
  seco El hielo seco es la forma sólida de dirust de carbono, que se usa más comúnmente en las heladerías. La sustancia es segura de manejar y crea un efecto ahumado. Cuando sumergimos este compuesto en agua como disolvente, las burbujas emergen debido a la emisión de calor para crear humo. Esto provoca la sublimación del hielo seco.
• Impresoras
  La sublimación en seco se puede utilizar para imprimir imágenes de alta calidad utilizando una película especial. Estas son más convenientes y mejores en comparación con las impresoras de tinta.
• Ambientadores
  Los ambientadores sólidos se consideran de naturaleza sublime. Cuando encendemos un ambientador en el baño, los ambientadores sólidos se convierten directamente en gas.
• Bolas
  de naftalina Las bolas de naftalina están compuestas de un material conocido como naftalina. Las bolas de naftalina pasan directamente al estado de vapor, es decir, sublimes. Elimina las polillas.
• Secado por congelación Los
  alimentos congelados dejan atrás los cristales de hielo al someterse a la sublimación. Los artículos se congelan para preservar los materiales perecederos. El producto congelado se somete a presión reducida y más calor.
• Separación de compuestos químicos
  La sublimación se puede utilizar fácilmente para separar un sólido volátil de un sólido no volátil. Se siguen los siguientes pasos: 
  La sustancia en polvo, en este caso, los cristales de cloruro de amonio, se toman en un plato de porcelana.
  • El sistema se cubre con un papel de filtro perforado y un embudo invertido.
  • Luego, el plato se calienta cuidadosamente en un baño de arena.
  • Los vapores que pasan por los orificios del papel de filtro se enfrían y se condensan en los lados internos del embudo.
  • Las impurezas no volátiles quedarán como residuos en la vajilla de porcelana.

Separación por un imán

La técnica de separación por imán depende del proceso de separación de componentes pertenecientes a mezclas mediante el uso de un imán. Se utiliza para atraer materiales magnéticos. El principio básico de esta técnica es que separa el material no magnético del magnético. Esta técnica se usa ampliamente para minerales ferromagnéticos, es decir, las sustancias que se ven fuertemente afectadas por campos magnéticos o minerales paramagnéticos, que son las sustancias que se ven menos afectadas en presencia de campos magnéticos. La separación magnética es una de las técnicas de separación física más comunes e importantes. 

¿Cómo funciona esta técnica?

Los materiales magnéticos se separan básicamente por medios mecánicos. Durante la ejecución de este proceso, los imanes se ubican dentro de dos tambores separadores que contienen líquidos. Las partículas magnéticas están siendo arrastradas por el movimiento de los tambores debido a los imanes. Esto puede conducir a la creación de un concentrado magnético. Por ejemplo, un concentrado de mineral.

¿Dónde usar el magnetismo?

1. Retiro de hierro en circuitos de chancado grueso e intermedio, para simular protección a la chancadora.
2. Concentración de mineral de hierro que no sea magnetita, seguida de la conversión preliminar de minerales de hierro en magnetita artificial. Este proceso se realiza mediante el proceso de Tueste.
3. Segregación de pequeñas cantidades de minerales de hierro de las materias primas cerámicas.
4. Concentración de minerales Paramagnéticos de menor intensidad como los de Manganeso, cromo, estaño, titanio, etc.

La mayoría de los materiales tienden a comportarse de cierta manera en presencia de un campo magnético. Sin embargo, con la mayoría de estos materiales, el efecto es demasiado leve para ser detectado. Existen básicamente tres categorías dependiendo de cómo se comportan las sustancias en presencia de un campo magnético: 

• diamagnético
• Paramagnético
• Ferromagnético

Comparación de materiales magnéticos Dia, Para y Ferro

diamagnético	Paramagnético	Ferromagnético
Sustancias que son débilmente repelidas por un imán.	Sustancias que son débilmente atraídas por un imán.	Sustancias que son fuertemente atraídas por un imán.
Ejemplo: Antimonio, Oro, Plata, Alcohol, Agua, Hidrógeno, Aire, etc.	Ejemplo: Aluminio, Metales alcalinos y alcalinotérreos, Oxígeno, etc.	Ejemplo: Hierro, Níquel, Gadolinio, etc.
Las líneas de fuerza tienden a esquivar la sustancia en presencia del campo magnético.	Las líneas de fuerza prefieren pasar a través de la sustancia en lugar del aire en presencia del campo magnético.	Las líneas de fuerza tienden a amontonarse en la muestra en presencia del campo magnético.

Clasificación de Separadores Magnéticos

fuente magnética	Fuerza del campo magnético	Materiales	Tipo de campo magnético	forma del cuerpo
Separador magnético permanente Separador electromagnético	Separador magnético débil Separador magnético intermedio Fuertes materiales separadores magnéticos	Separador magnético tipo húmedo Separador magnético tipo seco	Constante pulsante Alterno	Separador magnético tipo correa Separador magnético tipo tambor Separador magnético tipo rollo Separador magnético tipo disco Separador magnético tipo anillo Separador magnético tipo jaula Separador magnético tipo polea

Aplicaciones de la Separación por un Imán

• Separador magnético de tambor
  • Este tipo de separador se usa principalmente para eliminar hierros finos de una gran cantidad de separación de materiales.
  • Este tipo de separadores se utiliza mejor cuando es necesario proporcionar una gran superficie de trabajo, lo que aumenta la tasa de rendimiento de los materiales.
  • Ampliamente utilizado en ingenios azucareros, procesamiento de alimentos y caucho, industrias de fertilizantes y vidrio.
• Separador magnético suspendido permanente
  • Este tipo de separador se utiliza principalmente para eliminar el metal no deseado de las profundidades de material de carga pesada. Para simular la separación, esto se transporta adicionalmente en la cinta transversal de movimiento rápido. Estos imanes suspendidos permanentes son igualmente efectivos tanto en materiales secos o húmedos como finos o gruesos.
• Separador magnético de tuberías
  • Este tipo de separador se utiliza principalmente para purificar productos en líneas de líquidos extrayendo los contaminantes de hierro.
  • También se utiliza para ofrecer protección a tuberías y pantallas contra daños por partículas de hierro.
• Poleas Magnéticas
  • Las poleas magnéticas se utilizan principalmente para la purificación de productos alimenticios y otros materiales, productos químicos, vidrio, azúcar y productos farmacéuticos, etc.
  • Las poleas magnéticas son convenientes para instalar y quitar.
• Separador magnético de placas
  • Este tipo de separador se utiliza principalmente para eliminar fragmentos de hierro de artículos que se encuentran en diversos tipos de industrias, como la industria del vidrio, alimentos, minerales y textil.
• Separadores magnéticos de banda cruzada
  • Este tipo de separador se utiliza principalmente para concentrar minerales moderadamente magnéticos.
  • La principal ventaja es que se pueden recuperar varios tipos de productos magnéticos en un solo paso a través de estos separadores.
• Separador magnético sobre banda
  • Este tipo de separador se utiliza principalmente para eliminar el hierro de un material no magnético, que está presente en la cinta transportadora, así como en una máquina de alimentación vibratoria magnética eléctrica.
• Separador magnético joroba
  • Este tipo de separador se utiliza principalmente para partículas de hierro ferroso de sistemas de transporte neumático.
  • Se utiliza mucho en materiales pesados ​​y sueltos, como las industrias textil y química.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Explique brevemente el proceso de sublimación de las bolas de naftalina. 

Responder: 

El naftaleno es una sustancia sólida que sufre sublimación a una temperatura atmosférica estándar. El punto de sublimación de las bolas de naftaleno está alrededor de los 80 °C o 176 °F. A baja temperatura, su presión de vapor se vuelve lo suficientemente alta, es decir, a 1 mmHg a 53 °C, el naftaleno se evapora de forma sólida a estado gaseoso.

Pregunta 2: ¿Cuál es el requisito de llevar a cabo la purificación de compuestos orgánicos antes de realizar la sublimación?

Responder:

Los compuestos orgánicos obtenidos de fuentes naturales no son del todo puros. Los compuestos orgánicos derivados de las reacciones de laboratorio tampoco son puros y pueden contener otros compuestos con ellos. Sin embargo, para comprender y analizar la estructura y las propiedades de un compuesto orgánico, debe estar en la forma más pura. Por lo tanto, la purificación de los compuestos orgánicos es obligatoria antes de realizar la sublimación.

Pregunta 3: ¿Cómo podemos separar el compuesto que contiene hierro y azufre sometido a calentamiento? 

Responder: 

La mezcla de hierro y azufre se puede separar mediante el proceso de separación magnética. Al calentar esta mezcla, el azufre se funde antes que el hierro, ya que el punto de fusión del azufre es muy bajo en comparación con el hierro. y A una temperatura de alrededor de 445 ^o C, la mezcla se enciende y eventualmente conduce a la formación de dirust de azufre y trirust de azufre. Por lo tanto, el hierro se extrae de la mezcla mientras que el azufre se puede extraer de su rust.

Pregunta 4: Dé algunos ejemplos de la vida real de separación magnética.

Responder:

Algunos de los ejemplos de la vida real de la separación magnética son: 

• Eliminación de minerales que contienen hierro del compuesto químico arena de sílice que se utiliza en la producción de vidrio;
• Recuperación de latas de aluminio de los residuos domésticos;

Pregunta 5: Diferencia entre los procesos de sublimación y difusión.

Responder: 

Sublimación	Difusión
El proceso donde una sustancia se transforma directamente de un sólido a un gas. Se requiere energía para que un sólido se sublime a gas. La sustancia sólida que experimenta el proceso de sublimación se conoce como sublime. La sustancia sólida obtenida al enfriar los vapores del sólido se llama sublimado. Ejemplo: – El yodo sólido que se convierte en gas.	El movimiento de un fluido de un área de mayor concentración a un área de menor concentración. Ocurre como resultado de las propiedades cinéticas de las partículas de materia. Difusión esencialmente significa “difundir”. Ejemplo: – El perfume se difunde por toda una habitación.

Pregunta 6: Dé una breve lista de las condiciones en las que es más probable que el hielo se sublime.

Responder: 

A alta temperatura y presión: es más probable que el agua se derrita y luego se evapore. 

A baja temperatura y baja presión y A baja temperatura y alta presión: es más probable que el agua se mantenga sólida. 

.A alta temperatura y baja presión: lo más probable es que el hielo se sublime. La presencia de alta presión hace que sea energéticamente favorable para que el agua se derrita antes de que se evapore. Al mantener baja la presión atmosférica, se vuelve más favorable llegar directamente a la fase gaseosa.

Pregunta 7: Explique las similitudes y diferencias entre la sublimación y la deposición.

Responder: 

La sublimación es una técnica de separación donde hay una transición de fase del estado sólido al gaseoso, sin pasar por el estado líquido. 

La deposición es una técnica de separación donde hay una transición de fase de gas a sólido, sin pasar por el estado líquido. Es lo contrario de sublimar. 

Ambas fases saltan pasando por el estado líquido, pero sirven como indicador de los cambios físicos que ocurren en diferentes direcciones. Por ejemplo, el dirust de carbono a presión estándar ejerce ambas propiedades, es decir, sublimación y deposición, 

CO ₂ (s) ⇢ CO ₂ (g) —Sublimación

CO ₂ (g) ⇢ CO ₂ (s) —Deposición