Métodos físicos de separación de mezclas y sus usos

Esta lección es parte de Temario de Ciencias de Térraba (Sétimo año) Lección 14 de 19

Por Andrea del Carmen actualizado el 29 de octubre de 2026 13 min de lectura

Cuando escurres la pasta en un colador, cuando le quitas con una cuchara la grasa que se endureció encima de un caldo frío o cuando la ropa mojada se seca al sol, estás aplicando métodos de separación de mezclas: separas los componentes de la mezcla. Ninguna de esas acciones transforma las sustancias: solo las pone aparte, aprovechando en qué se diferencian.

Aquí vas a aplicar cinco métodos físicos —filtración, decantación, evaporación, destilación y cromatografía de papel—, a escoger el adecuado según el estado de la mezcla y a ver sus usos en los alimentos, las pinturas, el agro, la cosmetología, los análisis clínicos y los residuos de la casa.

Definición

Un método físico de separación es un procedimiento que aprovecha una diferencia en las propiedades físicas de los componentes de una mezcla —el tamaño de sus partículas, su densidad, su temperatura de ebullición o su solubilidad— para apartarlos sin que se conviertan en otras sustancias.

Primero, mira el estado de agregación#

No existe un método que sirva para todo. La primera pista es en qué estado están los componentes y si uno está disuelto en el otro. La tabla resume las combinaciones más comunes:

Tipo de mezcla	Ejemplo	Método	Diferencia que aprovecha
Sólido con sólido	Granos de maíz revueltos con harina	Tamizado	Tamaño de las partículas
Sólido sin disolver en un líquido	Agua con trocitos de papel	Filtración	El sólido no pasa por los poros del filtro
Sólido que se asienta en un líquido	Agua con piedritas	Decantación	Densidad: el sólido se va al fondo
Sólido disuelto en un líquido	Agua con sal	Evaporación (se recupera el sólido) o destilación (se recupera el líquido)	El líquido hierve y el sólido no
Dos líquidos que no se mezclan	Agua y aceite	Decantación	Densidad: el menos denso queda arriba
Dos líquidos que se mezclan	Agua y alcohol	Destilación	Temperatura de ebullición
Varios colorantes disueltos	La tinta de un marcador	Cromatografía de papel	Cada colorante avanza a distinta velocidad
Gas con gas	El aire	Licuar y destilar	Temperatura de ebullición

A veces se combinan métodos. El agua turbia con tierra se deja reposar para que lo pesado se asiente (decantación) y luego se vierte la parte de arriba a través de un filtro (filtración). El agua que se obtiene así en un aula no es para beber: puede llevar microorganismos que ni el filtro ni el reposo eliminan.

Filtración y decantación#

En la filtración la mezcla pasa por un material con agujeros diminutos, como un papel de filtro, una tela o un colador. Lo que es más pequeño que los poros pasa; lo que es más grande queda retenido. Por eso funciona con sólidos que no se disuelven, pero no con la sal o el azúcar disueltos, que atraviesan cualquier filtro casero.

En la decantación se deja la mezcla en reposo hasta que la gravedad separa sus componentes por densidad, y luego se vierte o se retira la parte de arriba. Sirve para un sólido que se asienta en un líquido y para dos líquidos que no se mezclan. En el laboratorio se usa un embudo de decantación, que tiene una llave abajo: se deja salir el líquido más denso y se cierra justo cuando llega el otro.

Ejemplo. Después de cocinar una olla de carne, se mete el caldo en la refrigeradora. Al día siguiente hay una capa blanca y dura encima. ¿Qué métodos y propiedades explican lo que pasó y cómo se separa?

Solución. La grasa es menos densa que el caldo y no se disuelve en él, así que subió a la superficie: es una decantación natural. Al enfriarse, la grasa además se solidificó, porque su punto de fusión es mayor que la temperatura de la refrigeradora. Separarla es fácil: se levanta la capa sólida con una cuchara. Es una decantación ayudada por un cambio de estado.

Evaporación y destilación#

En la evaporación se calienta o se deja al sol una disolución hasta que el líquido se va como vapor; el sólido disuelto queda en el recipiente. El USGS, el servicio geológico de Estados Unidos, cuenta que la sal de mesa puede obtenerse dejando que el agua salada se evapore en estanques. Con este método, el líquido se pierde.

Ejemplo. En clase se preparan 250 g de una disolución con 20 g de sal y 230 g de agua (datos inventados). Se deja evaporar por completo. ¿Cuánta sal queda y qué porcentaje de la masa de la disolución era sal?

Solución. La evaporación se lleva solo el agua, así que quedan los 20 g de sal. El porcentaje es 20 g ÷ 250 g × 100 = 8 %. El otro 92 %, los 230 g de agua, se fue al aire como vapor.

En la destilación se recupera el líquido. La mezcla se calienta, el vapor viaja por un tubo que se mantiene frío y allí se condensa; el líquido que gotea al final, el destilado, se recoge en otro recipiente. Sirve también para separar dos líquidos que se mezclan, si hierven a temperaturas distintas. Según el NIST, a una atmósfera el etanol hierve a 351,5 ± 0,2 K, unos 78 °C, y el agua a 99,974 °C: al calentar la mezcla, el vapor que sale primero es más rico en alcohol. Estos calentamientos y destilaciones se hacen en el laboratorio, con el docente; no se improvisan en casa.

Incluso el aire, que es una mezcla homogénea de gases, se separa así. Primero se enfría tanto que se vuelve líquido y después se destila. Funciona porque el NIST da para el nitrógeno una temperatura de ebullición de 77,34 K y para el oxígeno, de 90,2 ± 0,2 K: al calentarse poco a poco el aire líquido, el nitrógeno se evapora antes.

Ejemplo. Expresa en grados Celsius las temperaturas de ebullición del nitrógeno (77,34 K) y del oxígeno (90,2 K), y calcula la diferencia entre ellas.

Solución. Se resta 273,15 a cada una: nitrógeno, 77,34 − 273,15 = −195,81 °C; oxígeno, 90,2 − 273,15 = −182,95 °C. La diferencia es 90,2 − 77,34 = 12,86 K, que es lo mismo que 12,86 °C, porque un kelvin y un grado Celsius tienen el mismo tamaño. Como el dato del oxígeno tiene una incertidumbre de ±0,2 K, la diferencia es de unos 12,9 K con un margen parecido. Aun así, basta para separarlos por destilación.

La cromatografía de papel#

La cromatografía de papel separa sustancias disueltas que viajan a distinta velocidad sobre un papel mojado. La Royal Society of Chemistry (RSC), la sociedad británica de química, propone una práctica escolar con tintas:

Se traza con lápiz una línea cerca del borde inferior de una tira de papel de filtro. Se usa lápiz porque el grafito no se disuelve en agua; la tinta de un lapicero podría correrse.
Sobre la línea se ponen pequeñas manchas de las tintas que se quieren estudiar.
Se mete el borde inferior del papel en un poco de agua, el disolvente, cuidando que la línea quede por encima del nivel del líquido.
El agua sube por el papel y arrastra los colorantes; cada uno avanza una distancia distinta. Antes de que el agua llegue arriba, se saca el papel y se marca hasta dónde llegó: es el frente del disolvente.

Una tinta que parecía de un solo color puede abrirse en varias manchas: era una mezcla de colorantes. Para comparar resultados se calcula el valor R_f, que la RSC define como la razón entre la distancia que recorrió la sustancia y la que recorrió el disolvente, medidas desde la línea de partida hasta el centro de la mancha y hasta el frente.

Fórmula

R_f = distancia recorrida por la mancha ÷ distancia recorrida por el disolvente

Como la mancha nunca llega más lejos que el disolvente, R_f nunca es mayor que 1 y no lleva unidades.

Ejemplo. El agua avanzó 9,0 cm desde la línea de lápiz. La tinta de un marcador verde dejó una mancha azul a 6,3 cm y una amarilla a 2,7 cm. Calcula el R_f de cada una.

Solución. Azul: 6,3 cm ÷ 9,0 cm = 0,70. Amarilla: 2,7 cm ÷ 9,0 cm = 0,30. El marcador verde es una mezcla de al menos dos colorantes, y el azul es el que el agua arrastra con más facilidad. Si otra tinta da una mancha con el mismo R_f en el mismo disolvente, podría tener ese mismo colorante.

Usos en la alimentación, la industria y la salud#

Alimentos: al hacer queso, la cuajada se separa del suero con un colador o una manta (filtración), y la sal de mesa se obtiene evaporando agua salada.
Pinturas y tintas: antes de pintar se puede colar la pintura para quitarle grumos, y la cromatografía permite descubrir qué colorantes forman una tinta.
Agricultura: se tamiza la tierra o el abono orgánico para los almácigos, y una corriente de aire aparta la paja liviana de los granos más pesados.
Cosmetología: según un estudio publicado en 2021 en la revista científica Molecules, el aceite esencial del limón persa se obtiene comercialmente por destilación con vapor, y los aceites esenciales de cítricos son materia prima de perfumes y productos de tocador.
Análisis clínicos: una muestra de sangre se separa haciéndola girar muy rápido en una centrífuga. Según el libro abierto Anatomía y fisiología de OpenStax, los glóbulos rojos, los más pesados, quedan al fondo del tubo; encima hay una capa delgada de glóbulos blancos y plaquetas, y arriba, el plasma. El porcentaje de la muestra que ocupan los glóbulos rojos es el hematocrito.

Ejemplo. En un tubo centrifugado (datos inventados), la columna total de sangre mide 7,5 cm y la de glóbulos rojos, 3,3 cm. ¿Cuál es el hematocrito?

Solución. El hematocrito es el porcentaje que ocupan los glóbulos rojos: 3,3 cm ÷ 7,5 cm × 100 = 44 %. OpenStax indica que en la sangre normal cerca del 45 % de la muestra son glóbulos rojos, con rangos que cambian, por ejemplo, según el sexo. Interpretar un resultado real le corresponde al personal de salud.

Los residuos de la casa: separar antes de mezclar#

Los métodos de separación también ayudan a cuidar el ambiente, y enseñan algo sencillo: es mucho más fácil no mezclar que separar después. Un residuo heterogéneo, como restos de comida en el agua del fregadero, se puede retener con un colador. Una sustancia disuelta, como un detergente, ya no se puede quitar con un filtro casero y sigue con el agua por el desagüe.

Aceite de cocina usado: no se bota por el fregadero. Una nota de la UCR (2016) explica que las grasas residuales de la fritura producen obstrucciones en el alcantarillado y afectan ríos, lagos y mares; en el proyecto de Montes de Oca que describe, el aceite usado lo recoge un gestor autorizado y se aprovecha para alimento de animales o biodiésel. Para la casa, el Departamento de Protección Ambiental de la Ciudad de Nueva York recomienda echarlo en un recipiente cerrado y desecharlo con la basura. Antes de lavar sartenes, conviene limpiarles la grasa con papel.
Pinturas y solventes: no se echan al desagüe ni a la tierra; se guardan tapados y una persona adulta averigua con la municipalidad o con un gestor autorizado cómo entregarlos.
Residuos sólidos: separar en la casa el papel, el plástico, el vidrio, el metal y los restos orgánicos evita crear una mezcla que después nadie puede separar bien, y es lo que pide la Ley N.º 8839, para la Gestión Integral de Residuos.

Ponte a prueba#

¿Qué método usarías para separar el alcohol del agua y por qué funciona?#

La destilación, porque los dos líquidos se mezclan entre sí y no se pueden separar por decantación ni con un filtro. Funciona porque hierven a temperaturas distintas: según el NIST, a una atmósfera el etanol hierve a 351,5 K, unos 78 °C, y el agua a casi 100 °C. Al calentar la mezcla, el vapor que se forma primero es más rico en alcohol, y al condensarlo en un tubo frío se recoge aparte.

¿Cuál es el valor Rf de una mancha que avanzó 4,2 cm si el disolvente avanzó 7,0 cm?#

El valor Rf es la distancia que recorrió la mancha dividida entre la distancia que recorrió el disolvente, ambas medidas desde la línea de partida. Entonces, Rf = 4,2 cm ÷ 7,0 cm = 0,6. No tiene unidades, porque los centímetros se cancelan, y es menor que 1, como debe ser, ya que ninguna mancha puede avanzar más que el agua que la arrastra.

¿Por qué el aire no se puede separar en nitrógeno y oxígeno con un filtro?#

Porque el aire es una mezcla homogénea de gases: sus moléculas son diminutas y están repartidas por igual, así que todas atraviesan cualquier filtro. Para separarlas se aprovecha otra propiedad, la temperatura de ebullición. Se enfría el aire hasta volverlo líquido y luego se destila: según el NIST, el nitrógeno hierve a 77,34 K y el oxígeno a 90,2 K, de modo que el nitrógeno se evapora primero.

¿Cuánta sal queda al evaporar por completo una disolución de 35 g de sal en 465 g de agua y cuál era su porcentaje de sal?#

La evaporación se lleva solo el agua, así que quedan los 35 g de sal. La masa total de la disolución era 35 g + 465 g = 500 g, así que el porcentaje de sal es 35 g ÷ 500 g × 100 = 7 %. El 93 % restante era agua. Los datos son inventados para practicar.

¿Por qué el aceite de cocina usado no debe botarse por el fregadero?#

Porque el aceite no se disuelve en el agua y causa obstrucciones. Según una nota de la UCR, las grasas residuales de la fritura producen obstrucciones en el alcantarillado, y el Departamento de Protección Ambiental de la Ciudad de Nueva York agrega que las líneas obstruidas pueden devolver aguas residuales a las casas. Lo recomendado es echarlo en un recipiente cerrado y no mezclarlo con el agua de lavar.