Mezclas homogéneas y heterogéneas, técnicas de separación, calculadora de rendimiento de separación, ejemplos resueltos y ejercicios de nivel básico y avanzado.
Una sustancia pura tiene siempre la misma composición (un elemento como el oro, o un compuesto como el agua). Una mezcla combina dos o más sustancias que conservan sus propiedades individuales, y se pueden separar por métodos físicos (sin romper ni formar enlaces químicos nuevos).
La temperatura puede cambiar si una mezcla termina siendo homogénea o heterogénea — y afecta distinto según el soluto sea sólido o gas.
Sólidos disueltos en líquidos (la mayoría de las sales y el azúcar): la solubilidad generalmente aumenta con la temperatura. El agua caliente tiene más energía y sus partículas se mueven más rápido, lo que ayuda a separar las partículas del soluto y rodearlas — por eso una mezcla que queda heterogénea (con restos sin disolver) en agua fría puede volverse homogénea si se calienta. No es una regla absoluta: existen algunos compuestos que se disuelven menos al calentarse, pero son la excepción, no lo común.
Gases disueltos en líquidos (como el CO₂ de una gaseosa o el oxígeno disuelto en el agua): pasa lo contrario — la solubilidad disminuye con la temperatura. Al calentarse el líquido, las moléculas de gas ganan energía y escapan más fácilmente hacia el aire. Por eso una gaseosa caliente pierde sus burbujas mucho más rápido que una fría.
Elige una opción y observa cómo se ve cada tipo: una sustancia sola, una mezcla que se disolvió por completo, o una que dejó restos visibles sin disolver.
Filtras 50 g de una mezcla de agua con arena, y recuperas 38 g de arena seca. ¿Cuál fue el rendimiento?
1Datos
2Fórmula utilizada
3Resolución
4Respuesta
El rendimiento de la separación fue del 76%
El otro 24% correspondía al agua (que se separó) más alguna pérdida inevitable del proceso.
La masa recuperada siempre va arriba (numerador) y la masa inicial de la mezcla completa va abajo (denominador) — invertirlos da un resultado mayor a 100%, que no tiene sentido físico.
El cociente da un número entre 0 y 1 — hay que multiplicarlo por 100 para expresarlo como porcentaje.
Es normal tener algo de pérdida en cualquier proceso de separación real (residuos que quedan pegados al filtro, evaporación, etc.) — un rendimiento del 100% exacto es más la excepción que la regla.
Como en una mezcla homogénea no se distinguen las fases a simple vista, hacen falta métodos que aprovechen diferencias más sutiles entre los componentes:
Muchas purificaciones necesitan más de un paso — el rendimiento total es el producto de cada etapa.
Purificas una sustancia con destilación (85% de rendimiento) y después con cristalización (90% de rendimiento). ¿Cuál es el rendimiento total del proceso?
1Datos
2Fórmula utilizada
Los rendimientos de etapas sucesivas se multiplican (como fracciones decimales), no se suman:
3Resolución
4Respuesta
El rendimiento total del proceso es 76.5%
No se suman los porcentajes — se multiplican como fracciones, porque cada etapa parte de lo que sobrevivió a la etapa anterior.
85%+90%=175%, que no tiene sentido — el rendimiento nunca puede superar el 100%. La operación correcta entre etapas sucesivas es la multiplicación.
Hay que usar 0.85 y 0.90 en la multiplicación, no 85 y 90 directamente — de lo contrario el resultado sale miles de veces más grande de lo real.
Matemáticamente, 0.85×0.90 da lo mismo que 0.90×0.85 — el rendimiento total no depende del orden en que se hagan las etapas (aunque en la práctica, otros factores sí podrían importar).
Es una mezcla homogénea (los metales conservan sus propiedades individuales y en teoría se podrían separar por métodos físicos, aunque sea complejo), no un compuesto — en un compuesto los elementos están unidos químicamente y forman una sustancia con propiedades completamente nuevas.
Porque el filtro solo detiene partículas sólidas visibles (los restos de café molido) — las moléculas de los compuestos que le dan sabor y color al café están disueltas, mezcladas homogéneamente con el agua a nivel molecular, y ningún filtro de ese tipo puede separarlas.
Sí, es lo más común en la práctica — por ejemplo, para potabilizar agua de río se usa decantación, después filtración, y a veces destilación o cloración, combinando varias técnicas según qué tipo de mezcla haya en cada etapa.