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Evaporación y cristalización
En el mundo de la química, el proceso de separación de sustancias es importante tanto en el laboratorio como en aplicaciones del mundo real. Dos métodos importantes utilizados en la separación de mezclas son la evaporación y la cristalización. Estos procesos se utilizan a menudo para obtener sustancias puras de mezclas, aprovechando las diferentes propiedades de los componentes en la mezcla.
Comprendiendo la evaporación
La evaporación es el proceso en el cual un líquido se convierte en vapor. Ocurre cuando las moléculas del líquido adquieren suficiente energía para liberarse de la superficie y convertirse en un gas. La evaporación ocurre más rápido cuando la temperatura es alta o cuando el líquido tiene una gran superficie.
Por ejemplo, si derramas agua en el suelo y la dejas al sol, el agua eventualmente desaparecerá debido a la evaporación. El sol proporciona energía que calienta las moléculas de agua, haciendo que escapen al aire como vapor de agua.
Aplicación de la evaporación en técnicas de separación
La evaporación es útil para separar un sólido soluble de un líquido. Por ejemplo, toma una solución de sal en agua. Cuando calientas la solución, el agua se evaporará, y la sal quedará atrás a medida que la temperatura aumenta.
Así es como puedes usar la evaporación para separar la sal del agua:
- Vierte la solución de agua salada en un plato poco profundo.
- Calienta suavemente el recipiente usando un mechero Bunsen o deja que se haga al sol.
- A medida que el agua se evapora, comenzarás a ver cristales de sal formarse en el fondo del recipiente.
- Cuando toda el agua se haya evaporado, recoge los cristales de sal secos.
Aspecto químico de la evaporación
Químicamente, durante la evaporación, no hay cambio en la composición química del líquido. El líquido inicial simplemente cambia su estado a gas. Por ejemplo, H 2 O (líquido)
se convierte en H 2 O (gas)
después de la evaporación.
Comprendiendo la cristalización
La cristalización es otra técnica utilizada para formar cristales sólidos a partir de una solución. A diferencia de la evaporación, que se centra en la eliminación del líquido, la cristalización enfatiza la formación de una estructura cristalina a partir de una solución que contiene un soluto.
Imagina que estás mezclando azúcar en agua. Notarás que después de un tiempo el azúcar deja de disolverse, sin importar cuánto revuelvas. La solución se ha saturado. Si enfrías esta solución saturada o permites que se evapore lentamente, comenzarán a formarse cristales de azúcar.
Pasos para una cristalización simple
Un método simple de cristalización usando una solución de azúcar es el siguiente:
- Primero, prepara una solución de agua y azúcar en la que el azúcar deje de disolverse.
- Calienta la solución lentamente hasta que comience a hervir a fuego lento (ten cuidado de no dejarla hervir).
- Permite que la solución se enfríe lentamente sin removerla.
- A medida que se enfría, comenzarán a formarse cristales de azúcar en el fondo.
- Cuando todos los cristales sean visibles, vierte cuidadosamente la solución restante, de manera que solo queden los cristales.
La química detrás de la cristalización
La cristalización implica la formación de una estructura cristalina. En esencia, es el empaquetamiento geométrico ordenado de átomos, iones o moléculas. A medida que la solución se enfría o se evapora, las partículas del soluto se acercan y se atraen entre sí, formando enlaces que forman la red cristalina.
En términos de química práctica, esto se puede representar como:
C 12 H 22 O 11 (aq) → C 12 H 22 O 11 (s)
Combinación de evaporación y cristalización
A menudo, la evaporación y la cristalización se utilizan juntas en industrias para fabricar sustancias puras a partir de soluciones. Por ejemplo, en la producción de sal, el agua de mar se bombea a grandes estanques abiertos y poco profundos, donde el sol fomenta la evaporación. A medida que el agua se evapora, la solución se vuelve saturada, y la sal precipita como cristales que pueden ser recolectados y refinados.
Ejemplos de evaporación y cristalización en la vida real
- Producción de Sal - Como se mencionó, la producción de sal a partir del agua de mar es una combinación de evaporación seguida de cristalización.
- Fabricación de azúcar - El azúcar se extrae del jugo de caña o remolacha y es cristalizado.
- Purificación de sólidos - Se utiliza en laboratorios químicos para obtener compuestos sólidos de alta pureza.
Conclusión
Tanto la evaporación como la cristalización son técnicas químicas fundamentales que aprovechan las diferentes propiedades físicas de los materiales para separar mezclas. Ya sea extrayendo sal del agua de mar o purificando sustancias en el laboratorio, estos procesos son herramientas vitales para científicos y profesionales de la industria en todo el mundo.