MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE FASES.

 TAMIZACIÓN

Este método nos permite separar sólidos formados por partículas de diferentes tamaños: un tamiz adecuado dejará pasar los sólidos formados por las partículas más pequeñas y  en el tamiz quedarán aquellos de partículas más grandes. 

Un ejemplo de aplicación sería cuando tenemos una mezcla de talco y sal gruesa: en el tamiz quedaría la sal gruesa.

FILTRACIÓN.

De esta manera podemos separar un sólido de un líquido a través de un material poroso: un filtro que puede ser de papel, de algodón, de arena, telas especiales, lana de vidrio, amianto, etc. (en la figura se muestra el caso de un filtro de papel)

Un ejemplo de aplicación sería una mezcla de agua y yerba: en el filtro quedaría la yerba y en el otro recipiente (un matraz en la figura) el agua.

DECANTACIÓN.

Si queremos separar 2 líquidos de diferente densidad y no miscibles (no se disuelven unos en otros) podemos utilizar este método: empleando un embudo de decantación (éste tiene una salida en la parte inferior con una llave de forma que cuando se encuentren bien delimitadas las fases podemos ir separándolas abriendo la llave para dejar pasar la inferior).
Un claro ejemplo de aplicación sería una mezcla de aceite y agua: por tener menor densidad el aceite queda en la parte superior de la mezcla y lo podemos separa por el método descrito.
Si no se dispone de un embudo de decantación, podríamos separar la mezcla de dos líquidos inmiscibles colocando la mezcla en un vaso, volcando ligeramente éste podemos trasvasar la fase superior (en el ejemplo: el aceite) a otro recipiente y dejar en el vaso la otra fase. Esta forma de separación es menos precisa que si la realizamos con el embudo de decantación.
La decantación también la podemos usar para separar sólidos de líquidos por diferencia de densidad: cuando el sólido es más denso que el líquido, se deja sedimentar el sistema (se deja en reposo) y con el tiempo el sólido se depositará en el fondo del recipiente y se separa de la parte superior líquida volcando ligeramente el vaso que lo contenga. Un ejemplo de aplicación para este caso sería agua y arena.

CENTRIFUGACIÓN.

Nos permite separar un sólido de un líquido aumentando la velocidad de decantación: cuando las partículas de sólido son muy pequeñas y de baja densidad, en este caso se usa una centrífuga que acelera el proceso de decantación del sólido; de esta manera el sólido quedara más apelmazado en el fondo del tubo de centrífuga y se separa del líquido sobrenadante (por filtración o volcando el tuvo para dejar caer el líquido en otro recipiente).

Un ejemplo de aplicación podría ser si tenemos talco y agua líquida. 

IMANTACIÓN.

Si una de las sustancias es atraída por los imanes, podemos utilizar un imán para separarla del resto de las sustancias que forman el sistema. Este método también se denomina separación magnética.
Un ejemplo de aplicación es cuando tenemos una mezcla de limaduras de hierro y arena: el hierro será atraído por el imán y lo separará del resto.

La imagen nos muestra una posible de la imantación en terapia magnética.
Un equipo de científicos de Corea del Sur ha desarrollado una nueva técnica con imanes que hace que los tumores se autodestruyan, lo que podría convertirse en un arma revolucionaria en la lucha contra este mal.
La innovadora terapia magnética pasa por la creación de nanopartículas de hierro (unidas a anticuerpos) que se adhieren a las moléculas que se encuentran sobre las células cancerosas. Cuando el campo magnético es activado, las moléculas comienzan a agruparse iniciando automáticamente una ‘señal de muerte’. El estudio ha demostrado que el proceso funciona en las células de cáncer de colon. Este enfoque alimenta la esperanza en la creación de nuevos tratamientos específicos frente a las células tumorales resistentes. De acuerdo a la investigación, publicada en la revista ‘Nature Materials’, más del 50% de las células de cáncer de colon murieron en el experimento.
La apoptosis o muerte celular programada, es un conjunto de reacciones químicas que se deshace de las células viejas, defectuosas o infectadas. El proceso concluye tras cierto número de divisiones celulares con la muerte celular de una forma ordenada y silenciosa. Pero en el cáncer este proceso falla y las células continúan dividiéndose sin control. Los investigadores planean ahora probar la técnica en una amplia gama de tipos de cáncer para ver si se pueden destruir otros tumores. Mientras tanto, los médicos recuerdan que el simple mantenimiento de un peso corporal saludable puede prevenir numerosas enfermedades, entre ellas el cáncer de vejiga, de páncreas, de mama, de colon, de esófago, de riñón, de útero y de vesícula. Según un informe publicado la semana pasada por el Fondo Mundial de Investigación del Cáncer, más de 22.000 casos podrían prevenirse cada año con tan solo controlar el exceso de peso.

DISOLUCIÓN.

Este método nos permite separar dos sólidos mediante un líquido en el cual se disuelve solamente uno de ellos.
A modo de ejemplo el carbonato cálcico (CaCO₃) y el cloruro sódico (NaCl) son dos sólidos que pueden separarse basándonos en sus propiedades de solubilidad en agua: el NaCl es muy soluble mientras que el carbonato cálcico es prácticamente insoluble en dicho solvente. Entonces si tenemos una mezcla formada por estos sólidos podemos separar a éstos utilizando agua. De esta manera nos quedará un sólido (el carbonato de calcio) y una solución líquida de cloruro de sodio; por filtración separamos luego el sólido de la solución líquida (el sólido queda retenido en el filtro utilizado). Por último el cloruro de sodio es separado del agua a través de la ebullición del agua, quedando en forma sólida.

SEDIMENTACIÓN.

El esquema de la figura nos indica las principales etapas del proceso de potabilización del agua y sirve de ejemplo para explicar este método de separación de fases.
La sedimentación se aplica en sistemas formados por una fase sólida pulverizada que se encuentra en suspensión en una fase líquida. El método se fundamenta en el hecho de que la fase sólida finamente dividida al ser más densa que la fase líquida se irá depositando en el fondo del recipiente debido a la fuerza de atracción de la gravedad. El método es lento y poco preciso: para lograr la separación de las fases, conviene inclinar el recipiente y trasvasar la fase líquida superior, intentando que la fase sólida no caiga.
El proceso de sedimentación en la potabilización del agua se realiza utilizando la sustancia sulfato de alúmina que aglutina las impurezas, cayendo luego al fondo.
Cabe agregar que otra aplicación conocida de la sedimentación es en el proceso de obtención de bebidas por fermentación como pro ejemplo el vino: las bebidas se dejan reposar, sin mezclar, en toneles para luego extraer la fase líquida, despreciando el fondo donde están sedimentadas las impurezas sólidas.

SUBLIMACIÓN.

Mediante este método se pueden separar fases sólidas basándose en que una de ellas al aumentar la temperatura sublima: cambia de estado sólido a gaseoso.
Por ejemplo, como se observa en la imagen, si tenemos una mezcla de yodo y arena: se puede separar el yodo que es un sólido negro brillante que sublima, obteniéndose vapores de color violeta. Al calentar la mezcla y luego dejando enfriar el recipiente (preferiblemente cerrado para evitar pérdidas de materia) los vapores de yodo al encontrar una superficie a menor temperatura (en el ejemplo: el vidrio) pasan al estado sólido en forma de pequeños cristales, quedando adheridos a la superficie. Por otro lado la arena queda en el fondo del recipiente.

ALDEHÍDOS Y CETONAS: GENERALIDADES, FORMULACIÓN, NOMENCLATURA, ISOMERÍA.

 

Los aldehídos y cetonas son sustancias químicas muy comunes y con múltiples aplicaciones. A modo de ejemplo citamos: el metanal o formaldehido (un gas,  irritante y tóxico, soluble en agua,  que se vende con el nombre de formol) se emplea en la elaboración de desinfectantes, como ingrediente para la producción de resinas, productos químicos y farmacéuticos, conservantes, etc.; el etanal (o acetaldehído) puede emplearse en la síntesis de plásticos, pinturas, en la industria del caucho y del papel..; la propanona (o acetona) es conocida por una de sus aplicaciones (indicada en la imagen). El componente principal del extracto de vainilla es un aldehído y el aldehído cinámico es el responsable del olor de la canela y se emplea en la manufactura de perfumes; el sabor de la menta se debe a una cetona.

Las moléculas de aldehídos y cetonas forman puentes de hidrógeno con las moléculas polares de agua. Lo anterior explica que estos compuestos con hasta 3 átomos de carbono sean totalmente miscibles en agua. 

Por otro lado, los puntos de fusión y de ebullición de los aldehídos y cetonas son relativamente bajo. Entonces a temperatura ambiente algunos se encuentren en estado gaseoso o son líquidos muy volátiles y por ello los vapores de estas sustancias llegan a la mucosa nasal y podemos percibir sus aromas.

Como lo ejemplifican las ecuaciones químicas mostradas, los aldehídos y cetonas se pueden  preparar por oxidación controlada de alcoholes. 

Son compuestos orgánicos que presentan al grupo funcional carbonilo: un átomo de carbono unido covalentemente con un átomo de oxígeno mediante un doble enlace.

Se diferencian en la ubicación del grupo funcional:

En los aldehídos el grupo carbonilo se encuentra en un átomo de carbono primario, o, dicho en otros términos: en el extremo de la cadena principal. En la figura: R indica grupo alquilo (cadena formada por átomos de carbono e hidrógeno).
En las cetonas, el carbono del grupo funcional carbonilo es un átomo de carbono secundario y por lo tanto está unido a otros 2 átomos de carbono (nuevamente: las letras R y R' representan a los grupos alquilos que correspondan).

La fórmula general de los aldehídos y cetonas es C_nH_2nO siendo n la cantidad de átomos de carbono.

Nota: para las cetonas n es igual o mayor que 3.

Los aldehídos y cetonas se nombran empleando los prefijos utilizados en hidrocarburos (1C: met; 2C: et; 3C: prop; 4C: but; 5C: pent; 6C: hexa; 7C: hept; 8C: oct…) y aplicando reglas similares cuando hay ramificaciones que se nombran primero.

Para los aldehídos se emplea la terminación al (también algunos se conocen por otros nombres). Los primeros 4 aldehídos con sus fórmulas moleculares (o global) y sus fórmulas desarrolladas son: 

La imagen siguiente nos ejemplifica el hecho de que los aldehídos presentan isomería de cadena: 

Ambos aldehídos tienen la misma fórmula molecular y diferente cantidad de C en la cadena principal (la de la izquierda es de 6 C y la otra es de 5 C) y en consecuencia son isómeros de cadena.

Nota: se muestra una fórmula semidesarrollada en el caso del 3-metilpentanal.

Para las cetonas se emplea la terminación ona. Las primeras 4 cetonas con sus fórmulas moleculares y sus fórmulas semidesarrolladas son: 

La imagen precedente nos muestra que las cetonas poseen isomería de posición: son ejemplo de ello la 2-pentanona y la 3-pentanona (ambas tienen la misma fórmula molecular y difieren en la posición del grupo funcional carbonilo que se ubica en los C2 y C3 respectivamente).

Las cetonas también presentan isomería de cadena como lo ilustra la imagen siguiente:

Las 3 estructuras de cetonas mostradas presentan la misma fórmula global, C₈H₁₆O, y difieren en la cantidad de carbonos en la cadena principal y por lo mismo son isómeros de cadena.

Los aldehídos y cetonas de igual fórmula molecular son isómeros de compensación de función. Esta isomería se da cuando varía la posición de un heteroátomo perteneciente a la cadena carbonada. En este caso el heteroátomo es el oxígeno, O, que forma el grupo carbonilo.

Por ejemplo: propanal y propanona tienen fórmula global C₃H₆0 y son isómeros de compensación de función; algo similar ocurre entre el pentanal y la 2-pentanona (ambos tienen la fórmula molecular C₅H₁₀0).