Familias de materiales y separación de mezclas

La idea

Qué vas a aprender

• Familias de materiales: agrupar por propiedadesconcepto

  Un material es todo aquello con lo que están hechos los objetos: el hierro de una reja, el poliestireno de un vaso descartable, la nafta de un tanque de auto. En vez de memorizar material por material, la ciencia agrupa por familias, según propiedades comunes que comparten:

  • Materiales metálicos: son buenos conductores del calor y la electricidad, tienen brillo característico, se pueden deformar sin romperse (son dúctiles y maleables) y suelen ser resistentes. Ejemplos: el aluminio de una olla, el cobre de un cable, el hierro de una estructura.
  • Materiales plásticos: derivan mayormente del petróleo, son livianos, aislantes (no conducen electricidad ni calor) y moldeables con calor. Ejemplos: el PET de una botella, el nylon de una media, el telgopor de un envase.
  • Materiales combustibles: liberan energía en forma de calor y luz al quemarse (reaccionar con oxígeno). Incluyen desde madera y papel hasta gas natural, nafta y gasoil. No es una familia por composición química única, sino por esa propiedad compartida: arder.

  Fijate que estas familias no son estancas: un objeto puede combinar materiales de varias (un encendedor tiene metal, plástico y combustible), y un mismo material puede pertenecer a más de una familia a la vez: la madera es combustible, pero el aluminio es metálico y no arde igual de fácil; no son categorías excluyentes, sino distintas propiedades que un material puede tener a la vez. Lo importante es que conocer la familia te permite anticipar el comportamiento: si algo es metálico, ya sabés que probablemente conduzca electricidad, aunque nunca lo hayas tocado antes.

• Qué es una mezclaconcepto

  Cuando dos o más materiales se juntan sin transformarse químicamente —cada uno conserva sus propiedades— se forma una mezcla. El agua con arena, el aire, la leche, el granito, son todas mezclas. Se distinguen dos tipos:

  • Mezclas heterogéneas: se distinguen a simple vista (o con lupa) sus distintos componentes. Ejemplo: agua con arena, una ensalada.
  • Mezclas homogéneas o soluciones: los componentes están tan finamente distribuidos que se ven como una sola sustancia, aunque no lo sean. Ejemplo: agua con sal, agua con azúcar, el aire.

  En una solución hay un solvente, el medio en el que se disuelven los demás componentes, y uno o más solutos, los que se disuelven en él. Como regla práctica, el solvente suele ser el que está en mayor cantidad (en el agua con sal, el agua es el solvente y la sal el soluto), pero esa es solo la forma más simple de identificarlo: lo que define al solvente es que es el medio dispersante, no la cantidad.

• Cómo separar los componentes de una mezclamétodo

  Separar una mezcla no implica ninguna reacción: se aprovechan diferencias físicas entre los componentes. Algunos métodos usados tanto en la industria como en la casa o el taller:

  • Filtración: separa un sólido no disuelto de un líquido, haciendo pasar la mezcla por un filtro (un colador, un papel de filtro). Se usa para colar la yerba de un mate cocido o para potabilizar agua.
  • Decantación: aprovecha que los componentes tienen distinta densidad y se separan en capas por gravedad (el aceite queda arriba del agua). Se usa para separar agua de aceite, o el aceite crudo del agua en la extracción petrolera.
  • Evaporación: se calienta la solución hasta que el solvente (generalmente agua) se evapora y queda solo el soluto sólido. Es el método artesanal para obtener sal en las salinas.
  • Destilación: cuando querés recuperar también el líquido que se evapora, se lo enfría y condensa aparte. Aprovecha que cada componente tiene un punto de ebullición distinto. Es la base de la producción de bebidas destiladas y de separar el petróleo en sus derivados (nafta, gasoil, querosén) en una refinería.
  • Tamizado: separa sólidos de distinto tamaño de partícula haciéndolos pasar por una malla (un tamiz o zaranda). Se usa para separar la harina más fina del afrecho, o arena de piedras en la construcción.
• Elegir el método correctoconcepto

  No hay un método universal: se elige según qué propiedad diferencia a los componentes. Si son sólidos de distinto tamaño, tamizado. Si es un sólido disuelto en líquido, evaporación o destilación. Si son líquidos con distinta densidad y que no se mezclan, decantación. Pensar "¿en qué se diferencian estos materiales?" es el primer paso para elegir cómo separarlos, tanto en un laboratorio como en una fábrica.

  Un ejemplo concreto para no confundir evaporación con destilación: en agua con sal, si solo te interesa recuperar la sal, alcanza con evaporar el agua (se pierde, pero no importa). Si además querés recuperar el agua (por ejemplo, para potabilizarla), tenés que destilar: evaporarla y después condensarla aparte, en vez de dejarla escapar.

Ejemplos resueltos

• Fijate que estas familias no son estancas: un objeto puede combinar materiales de varias (un encendedor tiene metal, plástico y combustible), y un mismo material puede pertenecer a más de una familia a la vez: la madera es combustible, pero el aluminio es metálico y no arde igual de fácil; no son categorías excluyentes, sino distintas propiedades que un material puede tener a la vez. Lo importante es que conocer la familia te permite anticipar el comportamiento: si algo es metálico, ya sabés que probablemente conduzca electricidad, aunque nunca lo hayas tocado antes.
• - Mezclas heterogéneas: se distinguen a simple vista (o con lupa) sus distintos componentes. Ejemplo: agua con arena, una ensalada. - Mezclas homogéneas o soluciones: los componentes están tan finamente distribuidos que se ven como una sola sustancia, aunque no lo sean. Ejemplo: agua con sal, agua con azúcar, el aire.
• Un ejemplo concreto para no confundir evaporación con destilación: en agua con sal, si solo te interesa recuperar la sal, alcanza con evaporar el agua (se pierde, pero no importa). Si además querés recuperar el agua (por ejemplo, para potabilizarla), tenés que destilar: evaporarla y después condensarla aparte, en vez de dejarla escapar.

Errores comunes

• "Separar una mezcla es lo mismo que una reacción química".

  No: los métodos de separación son físicos, no cambian la composición de cada componente, solo los apartan.

  Cómo corregirlo: No: los métodos de separación son físicos, no cambian la composición de cada componente, solo los apartan.

• "Todo lo transparente es agua pura".

  Una solución transparente (agua con sal, por ejemplo) puede tener sustancias disueltas invisibles a simple vista.

  Cómo corregirlo: Una solución transparente (agua con sal, por ejemplo) puede tener sustancias disueltas invisibles a simple vista.

• "El soluto siempre es sólido".

  El soluto puede ser sólido, líquido o gas: el gas disuelto en una bebida gasificada también es soluto.

  Cómo corregirlo: El soluto puede ser sólido, líquido o gas: el gas disuelto en una bebida gasificada también es soluto.

• "Cualquier método sirve para cualquier mezcla".

  El método depende de qué propiedad diferencia a los componentes (tamaño, densidad, punto de ebullición); no hay un método universal.

  Cómo corregirlo: El método depende de qué propiedad diferencia a los componentes (tamaño, densidad, punto de ebullición); no hay un método universal.

• "Metálico" es sinónimo de "hecho de un solo metal".

  Muchos objetos "metálicos" son aleaciones (mezclas de metales), como el acero (hierro y carbono).

  Cómo corregirlo: Muchos objetos "metálicos" son aleaciones (mezclas de metales), como el acero (hierro y carbono).

• "Si no se ve nada distinto, no es mezcla".

  Las soluciones son mezclas aunque parezcan una sola sustancia: el aire que respirás es una mezcla de gases.

  Cómo corregirlo: Las soluciones son mezclas aunque parezcan una sola sustancia: el aire que respirás es una mezcla de gases.

En resumen