Química escolar — Años 1 a 12 · Grades 1–12
3Separar mezclas
Después de una tormenta, los charcos del camino son marrones: agua de lluvia mezclada con tierra, arena y trocitos de hojas. Sin embargo, el agua que sale del grifo de la cocina es transparente, y también fue lluvia antes de llegar a un río. ¿Cómo se puede volver a limpiar el agua turbia? Lo que se ha mezclado se puede separar. Este capítulo enseña cómo hacerlo, método a método.
Lo que ya sabes
Mezclar es juntar cosas distintas. Un sólido como el azúcar o la sal se disuelve en agua: desaparece de la vista, y el líquido transparente es una disolución. Un sólido disuelto sigue ahí: cuando el agua se seca, el sólido se queda. La arena y la tierra no se disuelven (Capítulo 2).
3.1 Separar a mano y tamizar
Cuando los trozos de una mezcla son lo bastante grandes para verlos y cogerlos, la forma más sencilla de separarlos es a mano: las pasas se pueden sacar del muesli una a una. Cuando hay demasiados trozos, un tamiz hace el trabajo por nosotros.
Definición 3.1 (Tamizado)
El tamizado consiste en separar los trozos de una mezcla según su tamaño, con un tamiz: una malla o una placa llena de agujeros. Los trozos pequeños caen por los agujeros; los grandes se quedan en el tamiz.
Ejemplo 3.2 (Grava y arena)
Un albañil sacude una mezcla de grava y arena sobre un tamiz. La arena fina cae y forma un montón debajo; la grava se queda en la malla.
3.2 Dejar sedimentar y decantar
Definición 3.3 (Sedimentación y decantación)
Una mezcla de agua y de un sólido que no se disuelve se puede dejar en reposo: el sólido baja despacio hasta el fondo. Esto se llama sedimentación. Una vez sedimentado el sólido, el agua transparente de encima se puede verter con cuidado en otro recipiente, dejando atrás el sólido: esto es la decantación.
Observación 3.4 (La sedimentación lleva tiempo)
Los granos grandes y pesados se sedimentan en unos minutos; la arcilla muy fina puede tardar un día o más, y mientras tanto el agua sigue un poco turbia. La decantación nunca quita todos los granos: con el agua se va también un poco de turbidez.
3.3 Filtrar
Definición 3.5 (Filtración y filtrado)
La filtración consiste en verter una mezcla a través de un filtro: una hoja de papel, una tela o una capa de arena con agujeros demasiado pequeños para dejar pasar los trozos sólidos. El sólido se queda en el filtro; el líquido transparente que lo atraviesa se llama filtrado.
En el laboratorio — Filtrar agua turbia
El profesor dobla en forma de cono una hoja redonda de papel de filtro y la coloca en un embudo de vidrio, encima de un vaso de precipitados. Se vierte el agua turbia en el cono, poco a poco, sin pasar nunca del borde del papel. El agua transparente gotea en el vaso; la tierra forma una capa marrón sobre el papel. Si el filtrado sale turbio, es que el papel está roto o que el agua ha rebosado por su borde.
Proposición 3.6 (Un filtro no detiene lo que está disuelto)
Un filtro retiene los trozos sólidos que no están disueltos. No retiene lo que está disuelto: el agua salada que se vierte por un filtro sale igual de salada, y el té con azúcar, igual de dulce.
3.4 Evaporar el agua
Definición 3.7 (Evaporación)
Para recuperar un sólido disuelto en agua, se deja que el agua se seque, al sol o con un calor suave: esto es la evaporación. El agua pasa al aire; el sólido se queda en el recipiente.
Ejemplo 3.8 (Sal a partir de agua salada)
Se vierte un poco de agua salada en un recipiente poco hondo y se deja en el alféizar de una ventana soleada. Días después ya no queda agua, solo una costra blanca de sal: la sal que estaba disuelta.
3.5 ¿Qué método para cada mezcla?
Método 3.9 (Elegir una separación)
Para separar una mezcla, pregúntate:
- ¿Los trozos son grandes y de tamaños distintos? Sepáralos a mano, o tamízalos.
- ¿Hay un sólido que no se disuelve dentro de un líquido? Déjalo sedimentar y decanta, o filtra para obtener un agua más transparente.
- ¿Hay un sólido disuelto en el líquido? Evapora el líquido: el sólido se queda.
A menudo hacen falta varios pasos, uno detrás de otro.
Ejemplo 3.10 (Arena, sal y agua)
Un tarro contiene agua con arena y sal. La sal se ha disuelto; la arena, no.
- Filtramos: la arena se queda en el papel.
- El filtrado es transparente, pero es agua salada. La evaporamos: la sal se queda en el recipiente.
Dos métodos, uno detrás de otro, nos devuelven la arena y la sal.
Ejemplo 3.11 (Agua limpia a partir de un río)
Una planta potabilizadora convierte el agua del río en agua apta para beber en varios pasos:
- el agua del río pasa por unas rejas, grandes rejillas que detienen ramas, hojas y plásticos: una especie de tamizado;
- reposa en grandes depósitos donde el barro se sedimenta en el fondo;
- se filtra a través de gruesas capas de arena que retienen los granos más finos;
- se le añade una cantidad muy pequeña de un producto que mata los microbios, para que el agua siga siendo segura en las tuberías.
Observación 3.12 (Transparente no siempre es limpio)
El agua filtrada puede parecer perfectamente transparente y contener todavía sustancias disueltas, y microbios demasiado pequeños para verlos. Por eso nadie bebe agua de un charco o de un arroyo, ni siquiera después de filtrarla.
3.6 Ejercicios
Ejercicio 3.1 ★
¿Qué método usarías para separar unos guisantes de unos granos de arroz?
Solución
Solución de Ejercicio 3.1.
El tamizado: los granos de arroz son más pequeños que los guisantes y caen por un tamiz con los agujeros adecuados. (Separarlos a mano también funciona, pero despacio.)
Ejercicio 3.2 ★
Dejamos un vaso de agua turbia sobre una mesa durante una hora. ¿Qué le pasa a la tierra? ¿Cómo se llama esto?
Solución
Solución de Ejercicio 3.2.
La tierra baja despacio y forma una capa en el fondo; el agua de encima se vuelve más transparente. Esto es la sedimentación.
Ejercicio 3.3 ★
¿Qué es un filtrado? Di cuál es el filtrado cuando se hace café.
Ejercicio 3.4 ★
Vertemos agua salada a través de un papel de filtro. ¿El filtrado es salado? Explícalo.
Solución
Solución de Ejercicio 3.4.
Sí. La sal está disuelta, y un filtro no retiene lo que está disuelto: pasa junto con el agua.
Ejercicio 3.5 ★
¿Cómo se puede recuperar el azúcar de un vaso de agua con azúcar?
Solución
Solución de Ejercicio 3.5.
Evaporando el agua: al sol, o con un calor suave, el agua pasa al aire y el azúcar se queda en el recipiente.
Ejercicio 3.6 ★
Mira la figura del tamiz. ¿Qué trozos se quedan en el tamiz? ¿Por qué caen los demás?
Solución
Solución de Ejercicio 3.6.
La grava se queda en el tamiz. Los granos de arena son más pequeños que los agujeros, así que caen.
Ejercicio 3.7 ★
Relaciona cada mezcla con un método (tamizado, filtración o evaporación): (a) arena y guijarros; (b) polvo de tiza en agua; (c) sal en agua.
Solución
Solución de Ejercicio 3.7.
(a) Tamizado. (b) Filtración (o sedimentación y decantación). (c) Evaporación.
Ejercicio 3.8 ★
Mira la figura de la planta potabilizadora. ¿Por cuántos pasos pasa el agua? ¿Qué paso elimina el barro?
Solución
Solución de Ejercicio 3.8.
Cuatro pasos: rejas, depósitos de sedimentación, filtros de arena y eliminación de microbios. Los depósitos de sedimentación eliminan el barro.
Ejercicio 3.9 ★
Ordena estos pasos para recuperar la arena y la sal de un tarro con arena, sal y agua: evaporar el filtrado; filtrar; recoger la arena del papel.
Ejercicio 3.10 ★★
¿Puede un filtro hacer potable el agua del mar? Explica por qué no.
Solución
Solución de Ejercicio 3.10.
No. La sal del agua del mar está disuelta, y un filtro no retiene lo que está disuelto: el filtrado sigue siendo agua salada.
Ejercicio 3.11 ★★
En una tetera llena de té han quedado las hojas. Nombra dos métodos, vistos en este capítulo, que separen el té de las hojas.
Solución
Solución de Ejercicio 3.11.
Verter el té con cuidado una vez que las hojas se han depositado en el fondo (decantación), o verterlo a través de un colador o de un filtro (tamizado o filtración).