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La sublimación es una técnica de separación que aprovecha la capacidad de ciertos sólidos de pasar directamente al estado gaseoso al calentarse, sin pasar por el estado líquido.

Este método es útil para separar sólidos sublimables de aquellos que no lo son. En este artículo, exploraremos cómo funciona la sublimación, sus aplicaciones y ejemplos prácticos en la separación de mezclas.

¿Cómo ocurre la sublimación?

Las moléculas de una sustancia están unidas por fuerzas intermoleculares fuertes. Al calentar la sustancia, se suministra energía térmica que aumenta la energía de las moléculas.

Como resultado, algunas moléculas superan las fuerzas de atracción y escapan al estado de vapor. Dado que la sublimación requiere energía externa, es un cambio endotérmico. La entalpía de sublimación es equivalente a la suma de las entalpías de fusión y vaporización.

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Métodos de sublimación para separación de mezclas

La sublimación es un proceso en el cual ciertas sustancias sólidas pasan directamente al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido.

Este método de separación permite aislar un sólido de una mezcla porque, al calentarse a una temperatura específica, el componente sublimable se transforma en gas.

¿Qué tipos de mezclas separa la sublimación?

La sublimación es una técnica de separación que se utiliza principalmente para separar mezclas de sólidos donde uno de los componentes tiene la capacidad de sublimar, es decir, puede pasar del estado sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido.

Esta técnica es especialmente útil en mezclas heterogéneas de sólidos, donde uno de los componentes es sublimable y el otro no.

Tipos de mezclas separadas por sublimación:

  1. Mezclas sólido-sólido: Este es el tipo de mezcla más común que se separa mediante sublimación. En estas mezclas, uno de los sólidos sublima al calentarse mientras que el otro permanece en estado sólido. Algunos ejemplos específicos incluyen:
  2. Componentes sublimables: Algunos sólidos comunes que sublima y son utilizados en procesos de separación incluyen:
    • Cloruro de amonio
    • Naftalina
    • Alcanfor
    • Antraceno
  3. Cloruro de amonio y sal común (NaCl): El cloruro de amonio sublima, dejando la sal común como residuo.
  4. Naftalina y arena: La naftalina sublima al calentarse, separándose de la arena.
  5. Yodo y arena: El yodo sólido sublima, dejando la arena atrás.

Procedimiento de sublimación para separar mezclas:

  1. Preparación de la mezcla: Colocar la mezcla de sólidos en un recipiente adecuado, como un vaso de precipitados o una placa de porcelana.
  2. Calentamiento: Calentar la mezcla suavemente. El componente sublimable se convertirá en gas mientras que el componente no sublimable permanecerá en el recipiente.
  3. Condensación: Utilizar un embudo invertido o una superficie fría para condensar el vapor del componente sublimado, volviendo a su forma sólida en otra parte del aparato.

Este proceso es eficiente y no destructivo, lo que permite recuperar el componente sublimable en su forma pura sin alterar los otros componentes de la mezcla.

Importancia de la sublimación en compuestos

La sublimación es importante para recuperar compuestos suspendidos o disueltos en líquidos o sólidos, como el hielo seco.

Este método es suave y ayuda a preservar la estructura química o actividad de la sustancia, útil en la recuperación de drogas o enzimas.

Muchos compuestos subliman al calentarse, y la temperatura efectiva puede ser característica del compuesto y medirse fácilmente en laboratorios forenses.

Aplicaciones de la Sublimación

  1. Agua: La nieve puede sublimar en condiciones de temperaturas extremadamente bajas y vientos secos, pasando directamente al estado de vapor sin derretirse.
  2. Hielo Seco: El hielo seco, forma sólida del dióxido de carbono, es común en heladerías para crear efectos de humo al sublimarse en agua.
  3. Impresoras: Las impresoras de sublimación de tinta utilizan esta técnica para producir imágenes de alta calidad mediante la vaporización de tintes que penetran en el papel fotográfico.
  4. Ambientadores: Los ambientadores sólidos subliman, liberando fragancia en el aire sin pasar por el estado líquido.
  5. Bolas de Naftalina: Las bolas de naftalina se subliman, liberando vapores que eliminan polillas.
  6. Liofilización: La sublimación se usa en la liofilización de alimentos para eliminar cristales de hielo y preservar alimentos perecederos.
  7. Separación de Compuestos Químicos: La sublimación puede separar un sólido volátil de uno no volátil. Por ejemplo, los cristales de cloruro de amonio en un platillo de porcelana se subliman al calentarse, dejando impurezas no volátiles como residuo.

¿Cómo utilizar la sublimación como método de separación de sustancias sólidas?

Separación de mezclas usando sublimación

La sublimación es un proceso eficiente y sencillo para separar componentes en una mezcla sólida. Aquí tienes un procedimiento breve y claro para utilizar la sublimación en el laboratorio:

Materiales necesarios:

  • Mezcla sólida que contiene un componente sublimable (ej. cloruro de amonio) y un componente no sublimable (ej. arena).
  • Placa de porcelana (china dish).
  • Embudo invertido.
  • Tapón de algodón.
  • Mechero Bunsen.

Procedimiento:

  1. Preparación:
    • Coloca la mezcla de sólidos en la placa de porcelana.
    • Coloca el embudo invertido sobre la mezcla. El extremo estrecho del embudo puede ser tapado con un tapón de algodón para evitar la pérdida de vapores.
  2. Calentamiento:
    • Calienta suavemente la placa de porcelana con la mezcla usando el mechero Bunsen. Es importante aplicar calor de manera uniforme para evitar la descomposición de los componentes.
    • El componente sublimable (por ejemplo, el cloruro de amonio) se convierte en vapor al calentarse.
  3. Condensación:
    • Los vapores del componente sublimable subirán y se condensarán en las paredes internas del embudo invertido, formando cristales sólidos.
    • El componente no sublimable (por ejemplo, la arena) permanecerá en la placa de porcelana.
  4. Recolección:
    • Después de que se complete la sublimación, retira el embudo y recolecta el sólido sublimado que se ha depositado en las paredes del embudo.

Ejemplo práctico:

  • Separación de cloruro de amonio y arena:
    • Coloca la mezcla de cloruro de amonio y arena en la placa de porcelana.
    • Cubre con el embudo invertido.
    • Calienta suavemente hasta que el cloruro de amonio sublime y se deposite en las paredes del embudo.
    • Recolecta el cloruro de amonio sólido que se ha sublimado.

Este método es ideal para separar sólidos que tienen la capacidad de sublimar de aquellos que no pueden. Como mencionamos, es un proceso no destructivo y ecológico, ya que no genera residuos ni utiliza solventes​.

Sublimar yodo y separarlo de la arena

Separar la mezcla de yodo con arena es imposible haciendolo uno a uno en grandes cantidades, por lo que la mejor forma es con el metodo de sublimación.

Para éste procedimiento, hay que calentar la mezcla heterogénea (bajo ciertas condiciones de seguridad), para lograr que el yodo se sublime en forma de gas y luego se solidifique en una placa petri.

Al calentar la mezcla, el yodo se evaporará automáticamente, por su peculiaridad de no pasar al estado líquido (en éste caso) dado que su temperatura de fusión y ebullición son similares.

Pasos para este método de separación por sublimación

Para ello vamos a necesitar los siguientes materiales:

  • Vaso de precipitados de 250 ml.
  • Placa petri.
  • Espátula pequeña y una más grande.
  • Placa calefactora.

Los reactivos necesarios son:

  • Agua destilada.
  • Perlas de yodo.
  • Arena.

Separación de mezclas en el laboratorio

  1. Poner 3 cucharadas de arena en el vaso de precipitados.
  2. Añadir unas cuantas perlas de yodo en el vaso (30 aproximadamente).
  3. Colocar el vaso de precipitados en la placa calefactora.
  4. Colocar la placa petri encima del vaso (para que no se vaya el gas).
  5. Agregar un poco de agua destilada en la placa petri.
  6. Aplicar calor hasta lograr la sublimación del yodo.

En el proceso de aplicación de calor, la arena quedará en la parte inferior y el yodo se sublimará en estado gaseoso (y con un color morado) dentro de nuestro vaso de precipitados.

Finalmente, si se desea retener el yodo, debes poner una placa petri (a modo de tapa) sobre el vaso de precipitados.

Cuando el yodo se evaporé de manera colorida y contraste con el recipiente de cristal, se solidificará al disminuir su temperatura, formando cristales de yodo en esa parte superior del recipiente. La arena en el fondo, no se ha evaporado al tener un punto de evaporación mayor a la del yodo.

Separación Magnética por sublimación

La separación magnética es una técnica de separación que depende del uso de un imán para atraer materiales magnéticos.

Esta técnica es comúnmente utilizada para separar minerales ferromagnéticos y paramagnéticos de otros materiales.

¿Cómo funciona esta técnica?

Los materiales magnéticos se separan mediante medios mecánicos. Durante este proceso, los imanes se colocan dentro de dos tambores separadores que contienen líquidos.

Las partículas magnéticas son atraídas por el movimiento de los tambores debido a los imanes, lo que puede llevar a la creación de un concentrado magnético. Por ejemplo, en la separación de minerales, las partículas de mineral magnético son extraídas del mineral no magnético.

Aplicaciones de la separación magnética

  • Minería: Para separar minerales magnéticos de la ganga.
  • Reciclaje: Para separar materiales ferrosos de los no ferrosos.
  • Industria química: Para purificar compuestos mediante la eliminación de impurezas magnéticas.

Otros métodos de separación de mezcla

sublimación quimica
  • Evaporación: se separa un sólido disuelto en un líquido, calentando la mezcla hasta que llegar al punto de ebullición del líquido.
  • Cristalización: separa sólidos capaces de cristalizar disueltos en un líquido.
  • Destilación: se separan con calor, mezclas homogéneas de líquidos solubles entre sí y con distintos puntos de ebullición.
  • Centrifugación: separa un sólido disuelto en un líquido por medio de la fuerza centrífuga.
  • Cromatografía: separación de componentes que integran una mezcla por el tamaño de sus partículas, mediante un solvente (fase móvil) y un papel (fase estacionaria).
  • Decantación: se separan mezclas heterogéneas con diferentes densidades al dejarlas en reposo.
  • Lixiviación: se trata de disolver uno de los componentes de un sólido pulverizado, por medio de un disolvente líquido.
  • Levigación: Separar sólidos pulverizados con un líquido y por medio de la diferencia de densidades.
  • Filtración: se separa un sólido de un líquido, utilizando papel filtro que retiene las partículas sólidas.
  • Tamizado: se separa una mezcla de sólidos, de tamaño distintos, utilizando una criba.
  • Imantación: se separa una sustancia magnética con la ayuda de un imán.