En química , una mezcla es un material formado por dos o más sustancias diferentes que no se combinan químicamente. [1] Una mezcla es la combinación física de dos o más sustancias en las que se retienen las identidades y se mezclan en forma de soluciones , suspensiones y coloides . [2] [3]
Las mezclas son un producto de mezclar mecánicamente o mezclar sustancias químicas como elementos y compuestos , sin enlaces químicos u otros cambios químicos, de modo que cada sustancia ingrediente retiene sus propias propiedades químicas y composición. [4] A pesar de que no hay cambios químicos en sus componentes, las propiedades físicas de una mezcla, como su punto de fusión , pueden diferir de las de los componentes. Algunas mezclas pueden separarse en sus componentes utilizando medios físicos (mecánicos o térmicos). Azeótroposson un tipo de mezcla que suele presentar considerables dificultades en cuanto a los procesos de separación necesarios para la obtención de sus constituyentes (procesos físicos o químicos o, incluso, una mezcla de ellos). [5] [6] [7]
Características de las mezclas
Las mezclas se pueden caracterizar por ser separables por medios mecánicos, por ejemplo , calor , filtración , clasificación gravitacional , centrifugación, etc. [8] Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas » : una mezcla en la que los componentes se distribuyen uniformemente se denomina homogénea, como la sal en el agua. , de lo contrario se llama heterogéneo, como arena en agua.
Un ejemplo de mezcla es el aire. El aire es una mezcla homogénea de las sustancias gaseosas nitrógeno, oxígeno y cantidades más pequeñas de otras sustancias. La sal, el azúcar y muchas otras sustancias se disuelven en agua para formar mezclas homogéneas. Una mezcla homogénea en la que hay tanto un soluto como un disolvente también es una solución. Las mezclas pueden tener cualquier cantidad de ingredientes.
Las mezclas son diferentes a los compuestos químicos porque:
- Las sustancias de una mezcla se pueden separar mediante métodos físicos como filtración, congelación y destilación.
- Hay poco o ningún cambio de energía cuando se forma una mezcla (ver Entalpía de mezcla ).
- Las mezclas tienen composiciones variables, mientras que los compuestos tienen una fórmula definida y fija.
- Cuando se mezclan, las sustancias individuales mantienen sus propiedades en una mezcla, mientras que si forman un compuesto, sus propiedades pueden cambiar. [9]
La siguiente tabla muestra las principales propiedades de las tres familias de mezclas y ejemplos de los tres tipos de mezclas.
Medio de dispersión (fase de mezcla) | Fase disuelta o dispersa | Solución | Coloide | Suspensión (dispersión gruesa) |
---|---|---|---|---|
Gas | Gas | Mezcla de gases: aire ( oxígeno y otros gases en nitrógeno ) | Ninguno | Ninguno |
Líquido | Ninguno | Aerosol líquido : [10] niebla , neblina , vapor , lacas para el cabello | Rociar | |
Sólido | Ninguno | Aerosol sólido: [10] humo , nube de hielo , partículas de aire | Polvo | |
Líquido | Gas | Solución : oxígeno en agua | Espuma líquida : crema batida , crema de afeitar | Espuma de mar , cabeza de cerveza |
Líquido | Solución: bebidas alcohólicas | Emulsión : leche , mayonesa , crema de manos. | Vinagreta | |
Sólido | Solución: azúcar en agua | Sol líquido : tinta pigmentada , sangre | Suspensión : barro ( partículas de tierra , arcilla o limo se suspenden en agua), polvo de tiza suspendido en agua | |
Sólido | Gas | Solución: hidrógeno en metales | Espuma sólida: aerogel , espuma de poliestireno , piedra pómez | Espuma: esponja seca |
Líquido | Solución: amalgama ( mercurio en oro ), hexano en cera de parafina | Gel : agar , gelatina , gel de sílice , ópalo | Esponja mojada | |
Sólido | Solución: aleaciones , plastificantes en plásticos | Sol sólido: vaso de arándano | Arcilla , limo , arena , grava , granito |
Mezclas homogéneas y heterogéneas
En química , si el volumen de una suspensión homogénea se divide por la mitad, la misma cantidad de material se suspende en ambas mitades de la sustancia. Un ejemplo de mezcla homogénea es el aire .
En química física y ciencia de materiales, esto se refiere a sustancias y mezclas que se encuentran en una sola fase . Esto contrasta con una sustancia que es heterogénea . [11]
Solución
Una solución es un tipo especial de mezcla homogénea donde la proporción de soluto a solvente permanece igual en toda la solución y las partículas no son visibles a simple vista, incluso si están homogeneizadas con múltiples fuentes. En las soluciones, los solutos no se sedimentan después de un período de tiempo y no pueden eliminarse con métodos físicos, como un filtro o una centrífuga . [12] Como mezcla homogénea, una solución tiene una fase (sólida, líquida o gaseosa), aunque la fase del soluto y el solvente pueden haber sido inicialmente diferentes (por ejemplo, agua salada).
Gases
El aire se puede describir más específicamente como una solución gaseosa (oxígeno y otros gases disueltos en el componente principal, el nitrógeno). Dado que las interacciones entre moléculas casi no juegan ningún papel, los gases diluidos forman soluciones triviales. En parte de la literatura, ni siquiera se clasifican como soluciones. En el gas, el espacio intermolecular es el mayor y la fuerza de atracción intermolecular es el menor. Algunos ejemplos pueden ser oxígeno, hidrógeno o nitrógeno. El aire se puede describir más específicamente como un gas
Distinguir entre tipos de mezcla
Hacer una distinción entre mezclas homogéneas y heterogéneas es una cuestión de escala de muestreo. En una escala lo suficientemente gruesa, se puede decir que cualquier mezcla es homogénea, si se permite que todo el artículo cuente como una "muestra" del mismo. En una escala suficientemente fina, se puede decir que cualquier mezcla es heterogénea, porque una muestra puede ser tan pequeña como una sola molécula. En términos prácticos, si la propiedad de interés de la mezcla es la misma independientemente de la muestra que se tome para el examen utilizado, la mezcla es homogénea.
La teoría de muestreo de Gy define cuantitativamente la heterogeneidad de una partícula como: [13]
dónde , , , , y son respectivamente: la heterogeneidad de la a partícula de la población, la concentración de masa de la propiedad de interés en el a partícula de la población, la concentración de masa de la propiedad de interés en la población, la masa de la th partícula en la población, y la masa promedio de una partícula en la población.
Durante el muestreo de mezclas heterogéneas de partículas, la varianza del error de muestreo generalmente no es cero.
Pierre Gy derivó, del modelo de muestreo de Poisson, la siguiente fórmula para la varianza del error de muestreo en la concentración de masa en una muestra:
donde V es la varianza del error de muestreo, N es el número de partículas en la población (antes de tomar la muestra), q i es la probabilidad de incluir la i- ésima partícula de la población en la muestra (es decir, la primera orden probabilidad de inclusión de la i- ésima partícula), m i es la masa de la i- ésima partícula de la población y a i es la concentración de masa de la propiedad de interés en la i- ésima partícula de la población.
La ecuación anterior para la varianza del error de muestreo es una aproximación basada en una linealización de la concentración de masa en una muestra.
En la teoría de Gy, el muestreo correcto se define como un escenario de muestreo en el que todas las partículas tienen la misma probabilidad de ser incluidas en la muestra. Esto implica que q i ya no depende de i y, por lo tanto, puede ser reemplazado por el símbolo q . La ecuación de Gy para la varianza del error muestral se convierte en:
donde un lote es la concentración de la propiedad de interés en la población de la que se va a extraer la muestra y M lote es la masa de la población de la que se va a extraer la muestra.
Homogeneización
Ver también
- Sustancia química
Referencias
- ^ Química, Unión Internacional de Puras y Aplicadas. "Libro de oro IUPAC - mezcla" . goldbook.iupac.org . Consultado el 1 de julio de 2019 .
- ^ Whitten KW, Gailey KD y Davis RE (1992). Química general, 4ª Ed . Filadelfia: Saunders College Publishing. ISBN 978-0-03-072373-5.
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