UNIVERSIDAD
NACIONAL HUANCAVELICAFACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS -CIVIL
ESCUELA ADEMICA PROFESIONAL DE CIVIL
- MATERIA
- MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS
CURSO:
QUIMICA
Ing. LUZ ALIAGA
Blog.
http://www.luzaliaga.wordpress.com
LA MATERIA
LA MATERIA
DEFINICIÓN
La materia se puede definir por sus
manifestaciones comunes, diciendo que
“materia es todo aquello que ocupa un espacio y
tiene masa”
Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt.
Editorial Triangulo.
LA MATERIA
ESTADOS DE LA MATERIA
Se distinguen en la materia 3 estados
fundamentales que son el sólido, el líquido y el
gaseoso. Existe sin embargo un cuarto estado
que se ha conseguido a temperaturas muy
altas, en el cual todas la s moléculas se hallan
disociadas en sus respectivos átomos y la
mayoría de los átomos en forma iónica. Se
denomina plasma. En este estado se hallan,
además de los iones, muchas partículas
elementales como protones, electrones y
neutrones.
Tomado de la Enciclopedia Lumina. Siglo XXI. Grupo
Editorial Norma.
LA MATERIA
ESTADOS DE LA MATERIA: SÓLIDO
El estado físico sólido es aquel en que los cuerpos
poseen volumen definido y forma propia, a cierta
temperatura y presión. Algunas características
propias de los sólidos: se caracterizan por su rigidez,
lo cual se debe a que el espacios intermoleculares
es casi despreciable, existiendo pocas colisiones y
su fluidez es casi nula; por lo tanto se considera un
estado con muy poca energía cinética.
Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor.
LA MATERIA
ESTADOS DE LA MATERIA: LÍQUIDO
El estado físico Líquido es aquel que posee un
volumen definido, pero no forma propia. Algunas
características propias de los líquidos: son que sus
partículas se encuentran algo separadas,
ligeramente mayor al de los sólidos, existen
considerables colisiones provocando una fluidez
con mayor o menor resistencia en algunos casos.
Posee una energía cinética intermedia entre los
estados sólidos y gaseosos.
Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor.
LA MATERIA
Lic. Lisbeth Villarroel Garzaro
ESTADOS DE LA MATERIA: GASEOSO
El estado físico gaseoso es aquel que carece de
volúmenes definido y forma propia. El espacio
entre sus moléculas es relativamente grande, por
lo tanto existen colisiones muy fuertes entre sus
partículas, proporcionándolo como el estado con
mayor energía cinética, además le permite fluir con
facilidad.
Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor
Estados de agregación.
ESTADO PLASMATICO:
En física y química, se denominaplasma al cuarto estado deagregación de la materia, un estadofluido similar al estado gaseoso peroen el que determinada proporción desus partículas están cargadaseléctricamente y no poseen equilibrioelectromagnético, por lo que es unbuen conductor eléctrico y suspartículas responden fuertemente alas interacciones electromagnéticasde largo alcance
El plasma es el estado de agregación más abundante de lanaturaleza, y la mayor parte de la materia en el Universo visible seencuentra en estado de plasma, la mayoría del cual es elenrarecido plasma intergaláctico (particularmente el medio delintracluster) y en las estrellas.
FORMAS COMUNES DE PLASMA:
PRODUCIDOS
ARTIFICIALMENTE: PLASMAS TERRESTRES: PLASMAS ESPACIALESY ASTROFÍSICOS:
En los televisores o monitores
con pantalla de plasma.
En el interior de los tubos
fluorescentes (iluminación de
bajo consumo).[8]
En soldaduras de arco
eléctrico bajo protección por
gas (TIG, MIG/MAG, etc.)
Materia expulsada para la
propulsión de cohetes.
La región que rodea al escudo
térmico de una nave espacial
durante su entrada en la
atmósfera.
El interior de los reactores de
fusión.
Las descargas eléctricas de
uso industrial.
Las bolas de plasma.
Los rayos durante una
tormenta.
La ionosfera.
La aurora boreal.
Las estrellas (por ejemplo, el Sol).
Los vientos solares.
El medio interplanetario (la materia entre
los planetas del Sistema Solar), el medio
interestelar (la materia entre las estrellas)
y el medio intergaláctico (la materia
entre las galaxias).
Los discos de acrecimiento.
Las nebulosas intergalácticas.
Ambiplasma
APLICACIONES:La física de plasmas puede encontrar aplicaciónen diversas áreas:
• Descargas de gas (electrónica gaseosa).Fusión termonuclear controlada.• Física del espacio.• Astrofísica moderna.• Conversión de energía de MHD(magnetohidrodinámica) y propulsión iónica.• Plasmas de estado sólido.• láseres de gas.
PARÁMETROS DE UN PLASMA:
Puesto que existen plasmas en contextos muydiferentes y con características diversas, la primeratarea de la física del plasma es definir apropiadamentelos parámetros que deciden el comportamiento de unplasma. Los principales parámetros son los siguientes:
NEUTRALIDAD Y ESPECIES PRESENTES
El plasma está formado por igual número de cargas positivas y negativas, loque anula la carga total del sistema. En tal caso se habla de un plasma neutroo casi-neutro. También existen plasmas no neutros o inestables, como el flujode electrones dentro de un acelerador de partículas, pero requieren algún tipode confinamiento externo para vencer las fuerzas de repulsión electrostática.Los plasmas más comunes son los formados por electrones e iones. Engeneral puede haber varias especies de iones dentro del plasma, comomoléculas ionizadas positivas (cationes) y otras que han capturado un electróny aportan una carga negativa (aniones).
EL PARÁMETRO DE PLASMA:
El parámetro de plasma indica el número medio de partículascontenidas en una esfera cuyo radio es la longitud de Debye(esfera de Debye)
Algunos autores adoptan una definición inversa delparámetro de plasma con lo que la condición de plasmaresulta ser
g= 1/T
El parámetro de plasma de los electrones es:
T= (4∏/3) nₑ λ³D
ESTADO DE BOSE-EINSTEIN:
ORIGEN:
Condensado de Bose- Einstein también se originó apartir de un gas, pero al que se enfrió a unatemperatura cercana al cero absoluto. Los átomosde dicho gas perdieron entonces energía,frenándose y uniéndose entre sí, para dar origen auna especie de “superátomo”, mucho más densoque el estado sólido.
MÉTODO DE OBTENCIÓN:
El Condensado de Bose- Einstein existió en el laboratoriodel Instituto nacional de Estándares y Tecnología, a la vistade sus creadores y de una cámara de vídeo, durante quinceminutos, hasta que se derritió, de allí el nombre humorísticode “cubo de hielo cuántico¨.
Para crearlo, los doctores Eric Cornell y Carl Wieman se valieron de unanube de átomos de rubidio, cuya temperatura se bajó mediante laaplicación de una técnica conocida como enfriamiento láser y de doscampos magnéticos.Ello produjo una temperatura que nunca antes se había alcanzado enningún laboratorio del mundo: 180 grados Nano kelvin (nK) o, lo que es lomismo, una mil millonésima de grados por encima del cero absoluto.(-270°C)
PROPIEDADES DE LA MATERIA EN ESTADO DE CBE:
Se ve como una pequeña masa en el fondo de una trampa magnética. Como una gota de agua que se condensa cuando se enfría el aire
Los tamaños obtenidos de CBE más grandes son del tamaño de una pepita de melón.En la generación de un condensado de Bose-Einstein, como aún suele haber átomosnormales alrededor, el condensado suele mostrarse como si fuera la semilla dentro deuna cereza.
La imagen más famosa de la formación del condensado de Bose-Einstein es unaimagen que recoge los datos tomados por estos científicos a medida que latemperatura decrecía.En la curva de la izquierda podemos ver diferentes colores que son átomos condistintas temperaturas. El color amarillo representa la temperatura más elevada,el verde una temperatura algo menor, el azul aún más frío y el blanco, querepresenta la temperatura más baja
EXPERIMENTOS CON EL CONDENSADO BOSE-EINSTEIN
APLICACIONES:
- Láser de átomos: para construcción de nano-estructuras, es decir, objetos de untamaño muy pequeño (de nanómetros).- Relojes atómicos: para realizar medidas muy precisas del tiempo.- Detección de la intensidad del campo gravitatorio: con el fin de buscar petróleo-El desarrollo de la interferómetro atómica ultra precisa-El empleo de laser de átomos para diseñar nano estructuras con extraordinariaprecisión-Es posible generar fuerzas atómicas repulsivas y atractivas produciendo ladisolución del condensado, lo que permitiría reproducir condiciones extremaspara comprender algunos procesos físicos que tienen lugar en las estrellasenanas o en los agujeros negros.-Creación de gases de átomos termiónicos cuánticamente degenerados.
LA MATERIA
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Nuestro planeta está constituido por materia, la cual se
nos presenta de distintas maneras. El agua, el aire, el
carbón, las rocas y la sal, son todos de formas diferentes
en que se manifiesta la materia.
A estas formas diferentes en que se presenta la materia
se les ha dado el nombre de materiales.
Un material se diferencia de otro por sus propiedades las
cuales se clasifican en:
•No características son las propiedades que dependen
de la cantidad de material, y no de su naturaleza.
•Características son las propiedades que no dependen
de la cantidad de material estudiado, sino de su
naturaleza.Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor
LA MATERIA
PROPIEDADES NO CARACTERÍSTICAS
La masa, el volumen y la temperatura son las
propiedades son comunes para todos los tipos de
materia (sólido, liquido o gaseosa), por lo tanto no
tiene utilidad para identificar un tipo de materiales
en particular.
MASA: es la cantidad de materia que posee un
cuerpo, los instrumentos que se utilizan para
determinar comparativamente la masa de los
cuerpos se llaman balanzas y el procedimiento de
pesar se denomina pesada. No debemos confundir
con peso el cual es la atracción gravitatoria de la
Tierra ejerce sobre un objeto y varía con la
distancia del centro de la Tierra, y su medición es
por medio de un dinamómetro.Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo
Editorial Biosfera
LA MATERIA
PROPIEDADES NO CARACTERÍSTICAS
VOLUMEN. Es el espacio que ocupa un cuerpo y
representa una propiedad común a todos los estados
de la materia. El volumen de un líquido se determina
mediante recipientes graduados (cilindro, pipeta,
bureta), en el caso de los sólidos de forma regular, el
volumen se determina mediante formulas
matemáticas, y en los sólidos irregulares se determina
por desalojamiento de un líquido (principio de
Arquímedes). La unidad base de medición es metros
cúbicos. También se utiliza el litro como unidad base
pero más bien para hacer referencia a la capacidad de
un instrumento.
Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor
LA MATERIA
PROPIEDADES NO CARACTERÍSTICAS
TEMPERATURA. La sensación de caliente y frío
suministrada a nuestros sentidos nos permite
conocer aproximadamente el grado o nivel
térmico de los cuerpos, el cual se designa como
temperatura. El instrumento que se utiliza para
medir la temperatura es le termómetro. El
termómetro basado en la escala Celsius tiene
100 divisiones entre el (0) y el cien(100),
llamados grados centígrados (°C). Existen otras
escalas para medir la temperatura como: Kelvin y
Fahrenheit.
Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo
Editorial Biosfera
LA MATERIA
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS
La densidad, el punto de ebullición, el punto de fusión y la
solubilidad son propiedades características de una misma
sustancia puesto que permanecen constantes para
cualquier tamaño.
DENSIDAD. Es una propiedad característica de la materia
que relaciona dos propiedades no características: masa y
volumen. La cual se define como la masa contenida en
una unidad de volumen, de la sustancia a considerar. Su
unidad base es g/ml ó g/cm3
Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo Editorial
Biosfera
LA MATERIA
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS
PUNTO DE FUSION. PUNTO DE EBULLICION. una misma
sustancia pura pasará desde la fase sólida a líquida a la
misma temperatura, independientemente de cual sea su
masa o volumen. Y esa temperatura a la cual ocurre el
cambio de estado sólido a liquido se denomina Punto de
Fusión. Cuando el cambio es el estado liquido a al estado
gaseoso también cada sustancia lo hace a una temperatura
determinada que se conoce como Punto de Ebullición
Tomado del libro de texto. Requeijo Daniel y Alicia Requeijo Editorial Biosfera
LA MATERIA
PROPIEDADES CARACTERÍSTICASSOLUBILIDAD. Una sustancia es soluble cuando
se puede desunir o separar por medio de un
líquido con el cual se incorpora. Se llama solvente
a una sustancia que disuelve y soluto a la
sustancia que se disuelve.
La solubilidad es una propiedad características de
las sustancias y se expresan en gramos por 100
cm3 de solvente a una temperatura dada; es decir,
la solubilidad varía con la temperatura.
Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
Clasificación de la materia.Sistemas materiales
Sustancias puras
Simples
Un solo tipo de átomo.
Cl, Fe, O2 ,Ca, Na…
Compuestas
Dos o mas tipos de átomos.
H 2O , CH4 , NH3
Un solocomponente
Mezclas
Homogéneas
Una sola fase:Sal+agua
Azucar+aguaAlcohol+agua
Heterogéneas
Dos o mas fases:Arena+aguaAceite+agua
Dos o mas componentes
HOMOGÉNEOS HETEROGÉNEOS
Tienen la misma composición y
propiedades en cualquier
porción de los mismos.
Presentan distinta composición
y propiedades en diferentes
partes del mismo.
SISTEMAS MATERIALES
IDENTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS
MATERIA
¿COMPOSICIÓN UNIFORME?
¿PUEDE SEPARARSE PORMÉTODOS FÍSICOS?
¿PUEDE DESCOMPONERSEEN OTRAS SUSTANCIAS POR MÉTODOS QUÍMICOS?
SISTEMAHOMOGÉNEO
SISTEMAHETEROGÉNEO
MEZCLASUSTANCIAPURA
COMPUESTOELEMENTO
NO SI
SI
NO
MÉTODO QUÍMICO
NO SI
MÉTODOS FÍSICOS
METODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS
MEZCLAS HETEROGÉNEAS
1.-MEZCLAS SOLIDO-LÍQUIDO:
Filtración.
Sedimentación.
Centrifugación.
2.-MEZCLAS SÓLIDO-SÓLIDO:
Separación magnética.
3.-MEZCLAS LÍQUIDO-LIQUIDO
Decantación.
TAMIZADO
Procedimiento que permite separar
partículas sólidas de distintos tamaños,
haciendo pasar la mezcla por un tamiz.
Un tamiz no es más que una malla que
deja entre sus hilos una “luz” constante y
conocida.
La operación se efectúa manual o
mecánicamente.
En realidad nunca se consigue del todo
una separación definitiva del material.
Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt. Editorial Triangulo.
FILTRACIÓN
Es uno de los procedimientos más
empleados en los laboratorios. Se utiliza
para separar los componentes de una
mezcla heterogénea de sólido y líquido.
Se basa en el tamaño de las partículas de
la mezcla ya que al depositarlas sobre el
papel de filtro, las más pequeñas pasan
por los diminutos poros recogiéndose
como filtrado, en tanto que los mayores,
imposibilitadas de pasar, quedan sobre el
papel de filtro constituyendo el residuo.
Tomado del libro texto Requeijo Daniel y Alicia de Requeijo. Editorial Biósfera
CENTRIFUGACIÓN
Se utiliza cuando se quiere acelerar la
sedimentación.
Se coloca la mezcla dentro de una
centrífuga (movimiento de rotación
constante y rápido) lográndose que las
partículas de mayor densidad se vayan
al fondo y las más ligeras queden en la
parte superior
Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt. Editorial Triangulo.
IMANTACIÓN
Únicamente se aplica para separar
un material magnético como el
hierro cuando está mezclado con
otro que no es magnético.
Por ejemplo, para separar limaduras
de hierro mezcladas con azufre o
con arena. Basta con acercarle un
imán y las limaduras de hierro
serán atraídas por éste.
Tomado del libro texto Requeijo Daniel y Alicia de Requeijo. Editorial
Biósfera
DECANTACIÓN
Tiene su fundamento en la diferencia de densidad que
hay en los componentes de una mezcla.
Si tenemos una mezcla de sólido y un líquido, se deja en
reposo y observamos que el sólido más denso o pesado
se va al fondo del recipiente y así es más fácil para
separas el líquido el cual se inclina el recipiente que
contiene ambas materias y se deja pasar el liquido a otro
recipiente.
En el caso de líquidos inmiscibles, se coloca un embudo
de decantación, se deja reposar y se observa que el
liquido más denso queda en la parte inferior del embudo,
para su extracción se abre la llave del embudo hasta la
salida total del liquido.
Tomado del libro texto Fernández Casar y López Betancourt. Editorial Triangulo.
LEVIGACIÓN
Es el lavado de sólidos, con una corriente
de agua.
Los materiales más livianos son
arrastrados una mayor distancia, de esta
manera hay una separación de los
componentes de acuerdo a lo pesado que
sean.
Esta técnica no es común en laboratorio
pero es bastante frecuente en las
industrias, ya sea para el lavado de arena o
la obtención de oro.
Tomado del libro de texto del María del Pilar Rodríguez. Editorial Salesiana
METODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS
MEZCLAS HOMOGÉNEAS:
1.-MEZCLAS SÓLIDO-LÍQUIDO:
Cristalización.
Calentamiento a sequedad.
2.-MEZCLAS LIQUIDO-LIQUIDO
Destilación.
EVAPORACIÓN
Se utiliza para separar sólidos
disueltos en líquidos.
Calentando, uno escapa en forma de
gas y el otro queda como residuo en el
recipiente donde se calentó.
Al calentar agua salada, el agua se
evapora y queda la sal como residuo.
El tamaño de los cristales depende de
la velocidad de evaporación (a más
rapidez, más pequeños son los
cristales)
CRISTALIZACIÓN
Se utiliza para la purificación de sustancias
sólidas.
Se fundamenta en el hecho que la inmensa
mayoría de las sustancia sólidas son más
solubles en un disolvente caliente que en
uno frío.
El solido que se va a purificar se disuelve
en el disolvente caliente, se filtra para
eliminar impurezas y luego la mezcla se
enfría para que se produzca la
cristalización
Tomado del libro texto Freddy Suárez. Editorial Romor
DESTILACIÓN
Separación de líquidos disueltos en
líquidos.
Se basa en que cada sustancia hierve a una
temperatura característica u por ello, al ser
calentados hasta ebullición, en un aparato de
destilación, cada sustancia se separa a una
temperatura correspondiente a la de su
punto de ebullición.
Si por ejemplo se calienta agua salada, en el
balón de destilación quedaría la sal y el
agua pura se recoge en el destilado.
Tomado del libro texto Requeijo Daniel y Alicia de Requeijo. Editorial
Biósfera
Mezclas y sustancias puras
CRISTALIZACIÓN
Sirve para separar sólidos disueltos en un líquido. Se basa en las
diferentes temperaturas de evaporación del sólido y del líquido.
DESTILACIÓN
Se utiliza para separar líquidos
disueltos y se basa en la diferencia
de temperaturas de ebullición de que
cada componente.
Cristales de sulfato de cobre obtenidos
mediante cristalización
Alambique o destilador
DESTILACIÓN
Separación de mezclas de gases (aire).
Primera etapa: Se comprime el aire a altas
presiones y se deja expandir rápidamente, el
aire se licua.
Segunda etapa: Se eleva la temperatura de
forma gradual (destilación fraccionada).
Permite obtener cada fracción por separado
CROMATOGRAFÍA
Este procedimiento consiste en la
separación de componentes de una
mezcla líquida basándose en las
diferencias de velocidades con las
que éstos se movilizan (capilaridad)
por la superficie porosa del papel
de cromatografía o de filtro, cuando
previamente se ha usado una
mezcla de disolvente.
TEMPERATUTRA-TIEMPO
Veamos lo que ocurre en un proceso de calentamiento de una sustancia pura:
Tª
GAS
Pto. Ebullición
LIQUIDO
Pto. Fusión
SÓLIDO
tiempo
Le energía calorífica para cambiar de estado, no se emplea en aumentar latemperatura, sino en romper las fuerzas atractivas entre las moléculas.
Temperatura - tiempo
Sustancia no pura = mezcla.
Tª
GAS
Pseudo Pto. Ebullición
LIQUIDO
PseudoPto. Fusión
SÓLIDO
TIEMPO
Uso de Materiales en el Eje Vial 1 Calle Boyacá. 2003
Uso de materiales de construcción en la ampliación del Malecón del Estero Salado. 2002
Uso de materiales de construcción de la Estación de bombeo para pruebas hidrostáticas para el OCP. 2002
Uso de materiales de construcción para la estabilidad de taludes en suelos expansivos de la Formación Onzole – Esmeraldas. 2002
Uso de la piedra natural como material de construcción para un puente romano. España 1998
Uso de materiales para la construcción de una vía de acceso en Chiquilpe – Pichincha. 2002
Uso de Geosintéticos para la estabilidad de taludes y control de erosión en un tramo del OCP. 2002
Fabricación artesanal de bloques en Quinindé - Esmeraldas. 1999
Uso de Geotextil para estabilidad y control de erosión, estación Sardinas OCP. 2002
Uso del Hierro como material de construcción para fabricar plintos y columnas. Espol 1995
Uso de Hierro y Madera para la construcción del viaducto Mall del Sol – Guayaquil. 1997
Uso de materiales para construir el Relleno Sanitario “Las Iguanas” – Guayaquil, 1995
Uso de Materiales para la construcción de diques y piscinas en un complejo camaronero ubicado en la Península de Santa Elena. 1998
Uso de Materiales para la construcción de obras portuarias La Libertad. 1998
Uso de materiales para la construcción –Edificio Banco La Previsora Guayaquil
Uso de materiales para la construcción del World Trade Center Guayaquil
Uso de materiales para la construcción de una plataforma para válvula de control del OCP. 2002
Fabricación artesanal de ladrillos en Azogues
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