SISTEMAS HETEROGÉNEOS : SEPARACIÓN DE FASES

Si consideramos el sistema heterogéneo formado por agua líquida, hielo y vapor de agua, está constituido por tres sistemas homogéneos y un componente; dichos sistemas homogéneos se denominan fases.

Fase: es cada uno de los sistemas homogéneos, con superficie de separación perfectamente definida, en que puede dividirse un sistema heterogéneo.
Dichas superficies de separación se denominan interfase. Cuando un sistema se mantiene constante indefinidamente, sin sufrir ninguna variación, se lo llama estable y si tiende a su propia descomposición o transformación de una manera espontánea, se denomina inestable.

Separación de fases de los sistemas heterogéneos

La forma de separar las sustancias que forman una mezcla heterogénea utilizará algunas de las propiedades de las sustancias a separar, propiedades que sean diferentes entre las sustancias que la forman.
 Así, por ejemplo, si una de las sustancias es atraída por los imanes, utilizaremos un imán para separarla del resto de sustancias que forman la mezcla heterogénea. Este método se denominaimantación o separación magnética.

Si la diferencia es el tamaño de las sustancias que constituyen la mezcla heterogénea se utiliza la
tamización: si todas las sustancias son sólidas y el tamaño es muy diferente, podemos utilizar un tamiz para dejar pasar las más pequeñas y dejar en el tamiz las más grandes.

Centrifugación: se utiliza para separar sólidos de líquidos, pero cuando las partículas de sólido son muy pequeñas y de baja densidad, en esta 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 al volcar se separa  líquido sobrenadante.

  

Filtración: tipo de tamiz en la que el tamaño de los agujeros es sumamente pequeño, puede ser un filtro de papel, de algodón, de arena, telas especiales, lana de vidrio, amianto, etc.

Decantación: puede usarse para separar sólidos de líquidos por la diferencia de densidad, cuando el sólido es más denso que el líquido, se deja sedimentar el sistema, es decir se deja en reposo y con el timpo el sólido se depositará en el fondo del recipiente, y se separa la parte superioi, líquida volcando ligeramente el vaso que lo contenga
Si queremos separar líquidos de diferente densidad y no miscibles (no se disuelven unos en otros) podemos utilizar el proceso anterior de decantación:
1- Volcando ligeramente el vaso que contiene los líquidos la fase superior la podemos trasvasar a otro recipiente y queda en el vaso  la fase inferior, de menos densidad.
2- Utilizando un embudo de decantación. El embudo de decantación 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 y separando la parte inferior. Con el embudo de decantación podemos lograr separaciones de líquidos por el método de decantación con una precisión mucho mayor que el simple volcado del vaso.

Resumen de métodos:
•    Sólido de sólido:
Imantación, si uno de ellos es atraído por imanes.
Manual, si el tamaño lo permite.
Filtro, si son de diferentes tamaños.
•    Sólido de líquido:
Sedimentación seguido de decantación.
Sedimentación y centrifugación, seguido de decantación.
Filtración.
•    Líquido de líquido, no miscibles:
Decantación normal.
Decantación, utilizando el embudo de decantación.
No hay que olvidar que el utilizar uno u otro método depende de las características de las sustancias a separar y de qué interesa obtener de forma más pura.

Ejemplo: supongamos que debemos separar los componentes (sustancias que componen el sistema) de una mezcla heterogénea formada por sulfato de cobre, arena y agua.
 

SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y HETEROGÉNEOS

Sistemas Homogéneos: si observamos las propiedades intensivas de una muestra de agua pura contenida un sistema formado por el agua a la que le hemos agregado una pequeña cantidad de azúcar -sistema formado por dos componentes: agua y azúcar-, podemos observar y comprobar que las propiedades intensivas en este caso son iguales en todos los puntos de su masa.
Decimos entonces que, el sistema de un componente, agua  pura, y el sistema de dos componentes, agua y azúcar, constituyen sistemas homogéneos.
Definimos sistema homogéneo: a aquel que presenta las mismas propiedades intensivas en todos sus puntos.
Todo sistema homogéneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a simple vista, al microscopio y aún al ultramicroscopio. No es posible, en el ejemplo anterior, observar y distinguir el agua del azúcar.
Hay infinidad de sistemas homogéneos, entre otros: agua potable, aire (varios componentes); alcohol , agua (un componente), etc.

sistema homogéneo: agua pura

Sistemas Heterogéneos: si analizamos un sistema formado por agua y aceite (dos componentes), comprobamos que no posee homogeneidad, ya que a simple vista se distinguen la zona ocupada por el aceite y la zona ocupada por el agua. También podemos comprobar que ciertas propiedades intensivas (densidad por ejemplo) no se mantienen constantes cuando pasamos de un punto ocupado por el aceite a otro punto
ocupado por el agua. Lo mismo sucede en el sistema formado por agua líquida, hielo y vapor de agua -un componente-.
Los sistemas  anteriores son heterogéneos y los podemos definir como: aquellos sistemas que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos dos de sus puntos.
Otros ejemplos de sistemas heterogéneos son: agua y arena, agua y limaduras de hierro, pólvora (clorato de potasio, carbono y azufre), etc.

                                                            

Sistemas heterogéneos

Homogeneidad y heterogeneidad son conceptos relativos que dependen de las condiciones experimentales. Sangre humana y leche son sistemas homogéneos a simple vista, pero observados con un microscopio revelan heterogeneidad; en la sangre se observan glóbulos rojos diferenciados del suero y en la leche gotitas de grasa. En consecuencia todo depende de como se ha practicado la determinación y que instrumento se ha empleado.
Dado que son numerosos los instrumentos utilizados: lupa, microscopio óptico común, microscopio electrónico, equipo de rayos X, etc., se ha convenido lo siguiente: los sistemas homogéneos y heterogéneos serán establecidos mediante el microscopio óptico habitual en laboratorios químicos y biológicos, con este aparato se visualizan hasta 10-4 cm (0,0001 cm).


RECUERDE!!!! 
FASE ES UN SISTEMA HOMOGÉNEO!!!
Y UN SISTEMA HETEROGÉNEO ESTA FORMADO POR MAS DE UNA FASE

ESTADOS DE LA MATERIA Y CAMBIOS DE ESTADO

Cambio de estado

En física y química se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados más estudiados y comunes en la tierra son el sólido, el líquido y el gaseoso

Cambios de estado de agregación de la materia

A continuación se describen los diferentes cambios de estado o transformaciones de fase de la materia.

§  Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio de la energía térmica; durante este proceso isotérmico (proceso que absorbe energía para llevarse a cabo este cambio) hay un punto en que la temperatura permanece constante. El "punto de fusión" es la temperatura a la cual el sólido se funde, por lo que su valor es particular para cada sustancia. Cuando dichas moléculas se moverán en una forma independiente, transformándose en un líquido.

§  Solidificación: Es la transformación de un líquido a sólido por medio del enfriamiento; el proceso es exotérmico. El "punto de solidificación" o de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto de fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico.

§  Vaporización: es el proceso físico en el que un líquido pasa a estado gaseoso. Si se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión al continuar calentando el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar la temperatura: el calor se emplea en la conversión del agua en estado líquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa pasa al estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar la temperatura del gas.

La evaporación se produce a cualquier temperatura, aunque es mayor cuanto más alta es la temperatura. Es importante e indispensable en la vida cuando se trata del agua, que se transforma en vapor de agua y al condersarse en nube, volviendo en forma de lluvia, nieve, niebla o rocío.

Cuando existe un espacio libre encima de un líquido caliente, una parte de sus moléculas está en forma gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturante, la cual no depende de la temperatura.

§  Condensación: Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización. Si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es llamado sublimación inversa. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se denomina solidificación.

§  Sublimación: es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso inverso se le denomina Cristalización inversa; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

Es importante hacer notar que en todas las transformaciones de fase de las sustancias es de que éstas no se transforman en otras sustancias ni sus propiedades, solo cambia su estado físico.

Las diferentes transformaciones de fase de la materia en este caso las del agua son necesarias y provechosas para la vida y el sustento del hombre cuando se desarrollan normalmente

Punto de fusión

El punto de fusión es la temperatura a la cual la materia pasa de estado sólido a estado líquido, es decir, se funde.

Al efecto de fundir un metal se le llama fusión (no podemos confundirlo con el punto de fusión). También se suele denominar fusión al efecto de licuar oderretir una sustancia sólida, congelada o pastosa, en líquida.

Punto de ebullición

El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a gaseoso, es decir se ebulle. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido. En esas condiciones se puede formar vapor en cualquier punto del líquido.

La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de la energía cinética media de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Este incremento de energía constituye un intercambio de calor que da lugar al aumento de la entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que lo componen).