Técnicas de separación

• Las técnicas de separación explotan una propiedad física que diferencia a los componentes de una mezcla — sin romper enlaces químicos.
• Estrategia: identificar qué propiedad los distingue (tamaño, punto de ebullición, solubilidad, afinidad por una fase) y elegir la técnica que la aprovecha.
• Filtración ≠ cristalización: filtración separa sólido insoluble; cristalización purifica sólido disuelto.
• El factor de retención $R_f$ en cromatografía identifica sustancias: $R_f = \dfrac{\text{distancia recorrida por la mancha}}{\text{distancia recorrida por el disolvente}}$.
• $R_f$ entre 0 y 1; es constante para una sustancia en condiciones fijas de disolvente y fase estacionaria.

• Filtración — tamaño de partícula: sólido insoluble queda como residuo · filtrado = líquido + sólidos disueltos. Ej. arena en agua, precipitado en disolución.
• Cristalización — solubilidad vs. temperatura: calentar hasta saturar, enfriar lentamente → el sólido cristaliza y las impurezas más solubles quedan en solución madre. Ej. sal de roca, sulfato de cobre.
• Destilación simple — punto de ebullición (diferencia grande, >25 °C): el líquido de menor $T_\text{eb}$ vaporiza primero, se condensa y recoge. Ej. agua pura desde agua salada.
• Destilación fraccionada — puntos de ebullición próximos: columna de fraccionamiento permite separaciones sucesivas. Ej. etanol y agua, fracciones del petróleo.
• Sublimación — un componente sublima directamente a gas: se recoge como sólido al enfriar sin pasar por líquido. Ej. yodo con arena, $\text{CO}_2$ sólido.
• Cromatografía en papel — afinidad diferencial por fase estacionaria (papel) y fase móvil (disolvente): sustancias que interactúan más con el papel avanzan poco ($R_f$ bajo); las que prefieren el disolvente avanzan más ($R_f$ alto). Ej. pigmentos de una tinta o hoja.

• Filtración: el sólido está insoluble en el líquido → se retiene en el papel de filtro. No sirve si el sólido está disuelto.
• Cristalización: el sólido está disuelto → hay que saturar la solución (evaporar parte del disolvente o enfriar) para que precipite en cristales. El enfriamiento lento da cristales más puros y de mayor tamaño.
• Confundirlas es el error más común del tema en IB.

$$R_f = \frac{d_\text{mancha}}{d_\text{disolvente}}$$

• $d_\text{mancha}$: distancia desde la línea de base hasta el centro de la mancha.
• $d_\text{disolvente}$: distancia desde la línea de base hasta el frente del disolvente.
• Valor de 0 (no se mueve) a <1 (nunca llega al frente del disolvente por definición práctica).
• Si dos manchas tienen el mismo $R_f$ en el mismo sistema → probablemente la misma sustancia.

Una mezcla acuosa contiene NaCl disuelto y granos de arena. Describe cómo obtener por separado la arena limpia, el agua pura y la sal sólida.

• Paso 1 — filtración: verter sobre papel de filtro → la arena queda como residuo (insoluble); el filtrado contiene NaCl disuelto.
• Paso 2 — destilación simple: calentar el filtrado → el agua pura vaporiza (NaCl no vaporiza a esas temperaturas) y se recoge al condensarse.
• Paso 3 — cristalización/evaporación: del residuo de NaCl acuoso restante, evaporar el agua → el NaCl cristaliza.
• Cada paso usa una propiedad diferente: tamaño de partícula → punto de ebullición → solubilidad.

• Error más frecuente: proponer filtración cuando los dos componentes están disueltos. Solo sirve si hay un sólido insoluble presente.
• Error frecuente: decir que la destilación separa mezclas con $T_\text{eb}$ idénticos — necesitas diferencia de puntos de ebullición.
• Al calcular $R_f$: mide siempre desde la línea de base al centro de la mancha, no al borde.
• En cromatografía, el componente más afín a la fase estacionaria se mueve menos ($R_f$ más bajo); el más afín a la fase móvil se mueve más ($R_f$ más alto).
• "Disolvente" en cromatografía = fase móvil (el líquido que sube por el papel). No lo confundas con el disolvente de la muestra original.